永磁同步电机无位置检测器的自抗扰控制算法研究
【摘要】：新能源汽车是解决环境污染和能源危机的有效手段,这突出优势将使其逐渐取代传统汽车,成为新兴的交通工具。电机是新能源车的驱动力来源,而永磁同步电机(PMSM)具有体积小,输出力矩大,效率高等优点,经常被新能源车选作为驱动电机。传统永磁同步电机驱动系统一般是需要复杂的位置检测装置来确保系统正常可靠运行,系统的成本与复杂性都很高。本文设计了一种基于高频注入法的永磁同步电机无位置检测器矢量控制系统,省去位置检测装置,同时引入自抗扰控制算法,既降低了新能源汽车电机驱动系统的成本又提高了电机驱动系统的抗干扰能力。
本文首先介绍了高频注入法的基本原理,分析了转子位置估计和转速计算的过程,并采用MATLAB/SIMULINK仿真工具建立了基于高频注入方法的永磁同步电机无位置检测器矢量控制系统的仿真模型,得出的仿真结果验证了理论分析的结论。文章对纯延时滤器、同轴高通滤波、锁相环等关键环节进行了深入的分析,探讨了参数选择对转子位置估计精度的影响。随后在基于高频注入方法的永磁同步电机无位置检测器矢量控制系统中引入自抗扰控制算法,用新型的自抗扰控制器取代了传统的PI控制器。文章对自抗扰控制器结构及其算法进行了全面的分析和讨论,按分离性设计方法分别设计了跟踪微分器(TD)、非线性误差反馈控制率(NLSEF)和扩张状态观测器(ESO),同时把“时间尺度”的概念应用到自抗扰控制器的参数整定中,为其参数整定提供了理论依据。
改进后的永磁同步电机无位置检测器矢量控制系统,在MATLAB/SIMULINK中进行了仿真实验。仿真结果表明,系统采用自抗扰控制器后,具有超调低、收敛速度快和抗干扰能力强等特性。可以看出,自抗扰控制在新能源汽车电机驱动系统的应用上将具有良好发展前景。
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM341
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