基于滑模策略的永磁同步电机直接转矩控制

发布时间：2017-09-29 02:08

  本文关键词：基于滑模策略的永磁同步电机直接转矩控制

  更多相关文章： 永磁同步电机 直接转矩控制 空间矢量脉宽调制 滑模变结构控制 无速度传感器

【摘要】：随着电力电子器件和永磁材料的不断发展,永磁同步电机有了更广阔的实际应用空间。直接转矩以其控制简单、响应迅速的优点,在交流调速领域中占据了重要的地位。本文介绍了永磁同步电机的直接转矩控制现状,针对传统直接转矩存在磁链和转矩脉动大、鲁棒性不强、使用机械传感器等问题,进行了相应的控制策略改进,主要工作内容如下:首先,针对传统直接转矩控制存在的磁链、转矩脉动和开关频率不固定问题,通过引入空间电压矢量脉宽调制技术对原方法进行了一定改善,详细说明了该技术的实现过程,并通过仿真对该方法的有效性进行了验证。其次,在系统存在不确定因素或外界干扰的情况下,为增强系统鲁棒性、提高系统的动静态性能,结合空间电压矢量脉宽调制技术给出一种基于变结构滑模的直接转矩控制策略,完成了磁链和转矩的滑模控制器设计。仿真结果表明,该控制策略能有效地抑制外界干扰影响,增强系统的鲁棒性。最后,在闭环控制的永磁同步电机调速系统中,针对使用传感器容易造成电机体积过大、适应恶劣环境能力差、成本高的问题,设计了VSS(变结构滑模)观测器来估算速度。在基于滑模直接转矩控制的基础上,结合VSS观测器设计了双滑模直接转矩控制策略,并通过仿真验证了该控制策略的可行性。
【关键词】：永磁同步电机 直接转矩控制 空间矢量脉宽调制 滑模变结构控制 无速度传感器
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM341
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景与意义10
• 1.2 永磁同步电机的控制策略10-12
• 1.3 永磁同步电机直接转矩控制系统发展现状12-13
• 1.3.1 永磁同步电机发展现状12
• 1.3.2 PMSM-DTC系统发展现状及存在问题12-13
• 1.4 滑模变结构控制技术发展现状及应用13-14
• 1.4.1 滑模变结构控制技术的发展13-14
• 1.4.2 VSS在永磁同步电机中的应用14
• 1.5 无速度传感器技术发展14-15
• 1.6 本章小结15-18
• 第二章 永磁同步电机的数学模型18-26
• 2.1 PMSM的各类坐标变换18-22
• 2.1.1 坐标变换的原理及其分类18-19
• 2.1.2 A-B-C与α-β的变换19-20
• 2.1.3 A-B-C与d-q的变换20-21
• 2.1.4 α-β与d-q的变换21-22
• 2.2 永磁同步电机的数学模型22-25
• 2.2.1 PMSM在 A-B-C轴系中的数学模型22-23
• 2.2.2 PMSM在α-β 轴系的数学模型23-24
• 2.2.3 PMSM在d-q 轴系中的数学模型24
• 2.2.4 PMSM在x-y 轴系中的数学模型24-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第三章 传统直接转矩控制研究26-46
• 3.1 PMSM直接转矩控制基本原理26
• 3.2 传统PMSM-DTC系统26-30
• 3.2.1 逆变器和电压矢量的选择26-27
• 3.2.2 定子磁链的估算和控制27-29
• 3.2.3 电磁转矩的估算和控制29-30
• 3.2.4 开关表30
• 3.3 PMSM传统DTC仿真实验30-35
• 3.3.1 仿真模型搭建30-31
• 3.3.2 仿真结果31-34
• 3.3.3 仿真结果分析34-35
• 3.4 基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的PMSM-DTC35-41
• 3.4.1 空间矢量脉宽调制原理35-36
• 3.4.2 基于SVPWM的直接转矩控制方案36-37
• 3.4.3 SVPWM调制算法实现方案37-41
• 3.5 SVM-PMSM-DTC仿真实验41-45
• 3.5.1 仿真模型搭建41
• 3.5.2 仿真结果41-44
• 3.5.3 仿真结果分析44-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第四章 采用滑模策略的直接转矩控制46-60
• 4.1 变结构理论概述及特点46
• 4.2 VSS的基本原理和性质46-49
• 4.2.1 VSS的基本概念46-47
• 4.2.2 VSS的基本原理47-48
• 4.2.3 滑模变结构控制存在的问题48-49
• 4.3 磁链滑模及转矩滑模控制器设计49-52
• 4.3.1 滑模控制器的设计49-51
• 4.3.2 选取滑模控制律51
• 4.3.3 滑模控制器存在性和可达性证明51-52
• 4.3.4 系统稳定性和鲁棒性证明52
• 4.4 基于滑模的PMSM-DTC系统仿真52-59
• 4.4.1 基于VSS控制的PMSM-DTC系统仿真53-55
• 4.4.2 仿真结果55-58
• 4.4.2 仿真结果分析58-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第五章 采用双滑模策略的永磁同步电机直接转矩控制60-76
• 5.1 无速度传感器技术60
• 5.2 滑模观测器的设计60-63
• 5.3 改进的VSS观测器63-66
• 5.3.1 滑模切换函数的改进64-65
• 5.3.2 转子位置估算改进65-66
• 5.4 引入VSS观测器的系统仿真66-70
• 5.4.1 引入VSS观测器的整体仿真67-68
• 5.4.2 仿真结果68-70
• 5.4.3 仿真结果分析70
• 5.5 采用双滑模控制策略的PMSM-DTC70-74
• 5.5.1 仿真模型搭建71-72
• 5.5.2 仿真结果72-73
• 5.5.3 仿真结果分析73-74
• 5.6 本章小结74-76
• 第六章 全文总结与展望76-78
• 参考文献78-82
• 致谢82-84
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录84-85

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本文编号：939347