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永磁同步电机新型滑模观测器无位置传感器控制

陈彦坤  
【摘要】:随着高性能永磁电机的应用日益广泛,对其控制性能的要求也越来越高。为了满足永磁同步电机调速系统的高性能需要,闭环控制环节是必不可少的。传统的方法是在电机转轴上安装机械式传感器,如光电编码器、测速发电机等。然而,机械式传感器的使用会增加电机的尺寸和体积,使电机控制系统复杂化,并且会限制永磁同步电机在一些恶劣环境场合的应用。因此,亟需一种可靠性高、维护简单的无传感器的控制方法。本文采用滑模观测器法实现永磁同步电机在无位置传感器情况下的电机调速控制。 本文在永磁同步电机矢量控制原理和滑模变结构控制基本原理基础上,对采用传统滑模观测器法的永磁同步电机无位置传感器控制策略进行分析,研究表明传统滑模观测器法存在转子位置估算抖振大及相位滞后等问题。针对上述问题,本文提出了永磁同步电机新型滑模电流观测器无位置传感器控制策略。新滑模观测器采用准滑模控制思想,可有效削弱传统滑模观测器转子位置估算值的抖振现象;此外,新观测器采用锁相环提取转子位置信息,省去了传统滑模观测器所必需的低通滤波环节,解决了转子位置相位滞后问题。 为验证新滑模观测器的可行性和有效性,对基于新型滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制系统进行了仿真研究。分析表明:该新型滑模观测器能在电机静态运行、动态运行及负载转矩扰动情况下准确地估算转子位置,动态响应快;并且能实现电机在更宽速度范围的无位置传感器调速控制;除此之外,该新型滑模观测器能在电机定子电阻和定子电感变化情况下较准确估算转子位置,抗干扰能力强。


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