基于PMSM矢量控制调速系统的稳定域求解和转速响应提高研究

发布时间：2017-10-01 22:00

  本文关键词：基于PMSM矢量控制调速系统的稳定域求解和转速响应提高研究

  更多相关文章： PMSM 稳定域 稳定性 PI控制器 最小时间控制 SVPWM

【摘要】：永磁同步电机矢量控制系统应用广泛,设计高性能交流调速系统时需要综合考虑控制系统的稳定性、动态特性和静态特性三方面的要求。本文从系统的稳定性和动态特性两个角度进行分析,求解系统双环PI控制器的稳定域,并且提出基于改进型最小时间控制器代替转速环传统的PI控制器,改善系统转速的动态响应和加强抗负载扰动能力。首先,建立系统频域和离散z域数学模型求解稳定域,求解并优化转速环和电流环PI控制器参数稳定域以及采样周期取值范围,完成控制器参数设计。本文基于PMSM复矢量模型,定量分析dq轴交叉耦合电压对系统稳定性的影响,并通过系统零极点的位置验证电压前馈解耦法的正确性。为提高转速静态快速性,利用“零极点对消”准则和增加“中频段带宽”等措施进一步优化稳定域,并设计合理的控制器参数。仿真验证稳定域正确性,为调速系统安全稳定运行提供了可借鉴的理论依据。其次,本文提出改进型最小时间控制器用于系统转速环,详细介绍了改进型最小时间控制器的原理和设计,主要包括非线性函数控制器和降阶负载观测器两部分。理论和仿真分析表明,在转速给定突变和负载突变场合,与传统的PI控制器相比,转速环采用改进型控制器有效地减小了转速环的响应时间、增强了抗负载扰动能力且转速无超调。最后,本文以一台1.5k W永磁同步电机为样机进行实验验证。实验表明系统稳定域、PI参数和采样周期设计的合理。PI参数取值会影响系统动态性能,与PI控制相比,改进型最小时间控制器设计简单,且系统动态性能好。通过降阶负载观测器在反馈环节进行转矩电流补偿,系统抗负载扰动性能提高。实验验证了改进型最小时间控制的可行性和优势。
【关键词】：PMSM 稳定域 稳定性 PI控制器 最小时间控制 SVPWM
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM341
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 注释表12-14
• 第一章 绪论14-23
• 1.1 课题研究背景及研究意义14-17
• 1.1.1 调速系统发展简介14-15
• 1.1.2 交流调速系统技术基础15
• 1.1.3 现代调速方法15-17
• 1.2 稳定性分析研究现状17-19
• 1.3 最小时间控制法研究现状19-21
• 1.4 本文研究内容21-23
• 第二章 永磁同步电机数学模型与控制策略23-31
• 2.1 引言23
• 2.2 永磁同步电机数学模型23-24
• 2.3 矢量控制原理与空间电压矢量调制策略24-30
• 2.3.1 矢量控制原理24-25
• 2.3.2 空间电压矢量调制策略25-28
• 2.3.3 SVPWM与SPWM比较28-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 调速系统稳定域求解优化与参数设计31-45
• 3.1 引言31
• 3.2 耦合项对电流环稳定性的影响31-33
• 3.3 电流环稳定性分析与优化33-35
• 3.4 转速环稳定性分析与优化35-37
• 3.5 仿真验证37-42
• 3.5.1 电流环仿真验证37-40
• 3.5.2 转速环仿真验证40-41
• 3.5.3 系统仿真波形41-42
• 3.6 母线电压突变对系统的影响42-44
• 3.7 本章小结44-45
• 第四章 基于改进型最小时间控制法提高转速快速性45-54
• 4.1 引言45
• 4.2 改进型最小时间控制法提出45-51
• 4.2.1 改进型最小时间控制概念45-48
• 4.2.2 负载转矩观测器设计48-49
• 4.2.3 改进型最小时间控制法与PI控制对比分析49-51
• 4.3 改进型最小时间控制仿真51-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第五章 永磁同步矢量控制系统软硬件设计54-64
• 5.1 引言54
• 5.2 功率电路硬件设计54-55
• 5.3 控制电路硬件设计55-60
• 5.3.1 辅助电源模块55
• 5.3.2 DSP及外围电路模块55-56
• 5.3.3 IGBT驱动及驱动保护56-57
• 5.3.4 传感器选型与调理电路设计57-59
• 5.3.5 DA显示59-60
• 5.3.6 硬件平台总图60
• 5.4 软件设计主要流程图60-61
• 5.5 软件编程标幺化实现61-63
• 5.5.1 基准值62
• 5.5.2 控制器标幺化62-63
• 5.6 本章小结63-64
• 第六章 实验结果及分析64-73
• 6.1 引言64
• 6.2 双闭环调速系统调试与实验波形64-70
• 6.2.1 初始角检测与SVPWM的实现64-67
• 6.2.2 空载与负载实验67
• 6.2.3 给定转速突变与负载突变67-69
• 6.2.4 母线电压突变69-70
• 6.3 改进型最小时间控制器实验分析70-72
• 6.4 本章小结72-73
• 第七章 总结与展望73-74
• 7.1 全文总结73
• 7.2 进一步工作展望73-74
• 参考文献74-77
• 致谢77-79
• 攻读硕士学位期间发表论文及专利情况79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李军军;吴政球;谭勋琼;;直驱永磁型风电系统的小扰动稳定性分析[J];电力系统及其自动化学报;2012年05期

2 黄汉奇;毛承雄;陆继明;王丹;;光伏发电系统的小信号建模与分析(英文)[J];中国电机工程学报;2012年22期

3 张晓光;孙力;赵克;;基于负载转矩滑模观测的永磁同步电机滑模控制[J];中国电机工程学报;2012年03期

4 郭云s，

本文编号：955861