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永磁同步电机电流环偏差解耦控制策略研究

司梦  
【摘要】:永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)由于调速性能优越,已经被广泛应用于电气传动、航空航天等领域。永磁同步电机具有非线性和强耦合的特性,以永磁同步电机为被控对象的控制系统,是一个强耦合的系统。在高性能交流传动控制系统中,高精度的电流环控制是系统的重要组成部分。电流环的解耦控制可以提高系统的控制精度,因此,要实现高精度的控制系统必须对电流环进行解耦控制。对于电流反馈解耦控制策略和偏差解耦控制策略来说,在参数匹配时两种控制策略能够实现电流环的完全解耦控制,在参数不匹配时不能实现电流环的完全解耦控制,电流环存在解耦效果不佳的问题。针对这个问题,本文基于补偿控制的思想,采用一种在偏差解耦控制的基础上引入干扰观测器的控制策略,该策略是将参数变化、突变负载和交直轴间电流耦合造成的电压误差作为外部干扰来处理,利用干扰观测器对外部干扰进行观测,并将其反馈到电压输入端进行补偿,实现电流环的解耦控制。对电流反馈解耦控制、偏差解耦控制和引入干扰观测器的偏差解耦控制三种控制策略,通过对其传递函数的幅频特性定量分析系统参数发生变化时的解耦特性。为了证明引入干扰观测器的偏差解耦控制策略的可行性与有效性,在MATLAB/Simulink中进行了仿真验证,在以TMS320F28335为核心的数字信号处理器搭建的两电平逆变器实验平台上进行了实验验证。仿真和实验结果表明:1、在电机铭牌参数和电机实际参数匹配时,电流反馈解耦控制、偏差解耦控制和引入干扰观测器的偏差解耦控制三种控制策略均可以实现电流环完全解耦控制。2、在电机铭牌参数和电机实际参数不匹配时,电流反馈解耦控制策略和偏差解耦控制策略,不能实现电流环良好的解耦控制,电流环的解耦效果不佳。相比于电流反馈解耦控制和偏差解耦控制来说,引入干扰观测器的偏差解耦控制策略能更好的实现电流环解耦控制,提高了系统的鲁棒性和解耦效果。


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