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基于滑模观测器的贴面式永磁同步电机无传感器控制

吴静  
【摘要】:本论文提出了一种把滑模观测器原理应用于永磁同步电机(PMSM)无传感器矢量控制系统的方法。 首先建立了永磁同步电机的数学模型,然后对滑模观测器原理做了详细的研究和分析。采用αβ坐标系,对电机非线性方程进行线性化;利用滑模观测器原理,对永磁同步电机的转子位置和转速进行了实时在线估计。根据所选取的电机模型,只需电机的定子电压和相电流就可利用滑模观测器估计出电机的转角和转速。该观测器的一个重要特点是在不影响估计性能的前提下同时估计出d轴和q轴电流作为反馈量。准确估计d轴和q轴电流作为反馈量,避免了由于转子位置估计带来的时延影响。在保证反电势、电流矢量估计值与各自实际值具有相同延迟角前提下,可准确估计d轴和q轴电流。将估计坐标系下的d、q轴电流反馈给PI控制器产生正确的电压参考信号。采用未经校正的估计转子位置信号完成观测器内的坐标变换,同时采用具有相同时间常数的低通滤波器对估计反电势和电流矢量进行滤波,在此基础上利用估计反电势及其微分实现转子速度与位置估算。在Matlab环境下进行的系统仿真试验表明,该方法具有优良的转子位置跟踪特性和较好的转速跟踪特性,同时系统具有较强的抗负载扰动性能和较佳的控制性能。结果表明本文的方法达到了预期的效果。 另外对系统实现需要的PWM波,本文采用SVPWM调制方式,对其原理作了详细的分析,同时搭建了其仿真模型,置于仿真系统中性能良好。仿真结果证明了这种调制策略的正确性与有效性。 最后,选用一实验用永磁同步电机作为被控对象,对系统的硬件及软件系统进行了实验研究,结果表明DSP具有高速计算能力,能够实时完成各种复杂算法的计算任务。


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