变结构MRAS方法PMSM无速度传感器直接转矩控制

【摘要】：永磁同步电机由于优良的性能,在国防,工业生产和生活中应用越来越广泛。并且与高精度控制方法,例如,直接转矩控制、矢量控制等控制方法的结合,使永磁同步电机的优势得到充分发挥。但是,无论直接转矩控制还是矢量控制都需要转子位置和转速的检测,传统电机调速系统该过程是通过光电编码器等机械式传感器来完成。但是机械式传感器的存在却限制了永磁同步电机在一些特殊场合的应用,例如高温度、高湿度等恶劣情况。针对该问题,本文提出了基于变结构MRAS方法的转速观测器,并应用于PMSM-DTC系统中。 除此之外,本文在分析非线性正交反馈补偿磁链观测器的基础之上对其进行改进。在该观测器中加入滑模面,提高磁链观测器准确度,并且提高了低速时磁链观测器的性能。在上述改进的基础上,本文综合滑模变结构控制和MRAS两种控制方法优点,提出基于变结构MRAS方法的转速观测器,实现了永磁同步电机的无速度传感器控制。通过仿真分析,证明了变结构MRAS转速观测器响应较快,稳态误差低,鲁棒性好等优点,在转速和转矩突变扰动的情况下能够尽快进入到新的稳态。 在MATLAB/Simulink仿真工具的基础上,本文对该方法进行实验验证。在以DSP为核心(型号为TMS320F2812),以MOSFET为开关器件(型号为IRF450)的变频器平台上对算法进行了实验研究。基于C语言实现变结构MRAS观测器,并应用于PMSM-DTC系统中。通过在三种运行工况下的跟踪性能分析,可以初步验证该方法的可行性。