内置式永磁同步电机SVM-DTC系统滑模控制研究

发布时间：2017-12-14 11:05

  本文关键词：内置式永磁同步电机SVM-DTC系统滑模控制研究

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【摘要】：内置式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)具备体积小、效率高、功率密度大等优点近年来逐渐受到人们的关注。然而作为一个典型的多变量、强耦合、非线性系统,传统控制已经无法满足实际工程中对控制性能与可靠性的要求。本文以内置式永磁同步电机直接转矩控制(DTC)系统应用为背景,开展了基于改进滑模理论的电机控制策略以及无速度传感器电机转子位置与转速估计方法的研究,主要研究工作如下:首先,建立内置式永磁同步电机的数学模型,介绍了IPMSM-DTC基本原理,针对其转矩、磁链脉动大以及逆变器开关频率不恒定的缺点,引入空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)技术,重点研究了一种过调制SVPWM算法并进行了仿真实现,分析IPMSM SVM-DTC系统的实现原理及讨论了传统SVM-DTC系统存在的不足。其次,针对转速和转矩两个PI调节器的IPMSM SVM-DTC传统控制系统存在的不足,采用滑模控制理论,结合分数阶微积分系统随时间缓慢衰减的特性来减小滑模抖振,设计出一种转矩、磁链分数阶滑模控制器,既保留了DTC系统的快速响应能力,又大大减小了转矩、磁链的脉动;另外,设计快速终端滑模(FTSM)速度控制器,结合负载扰动观测器构成一种新型的复合滑模速度控制器,提高了系统速度控制精度,减弱了负载扰动对IPMSM调速系统的影响,增强系统的抗扰动和抑制滑模抖振能力。再次,基于传统的扩展反电势滑模观测器,采用改进的等效反电势二阶非奇异终端滑模观测器,减少了传统滑模观测器中引入的低通滤波环节,解决了IPMSM转子凸极性影响,简化了观测器模型,消除观测器中的转速变量,提高了无速度传感器IPMSM转子位置和速度的估算精度,扩大了IPMSM SVM-DTC系统在复杂环境中的应用范围,提高可靠性。最后,在以上理论的基础上,以TI公司的TMS320F2812 DSP为控制核心,对系统进行了硬件设计和软件设计,实验结果验证了所设计系统的有效性。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM341;TP273

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本文编号：1287647