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基于DSP的永磁同步电机无传感器控制系统研究

王洪杰  
【摘要】:当今社会正在飞速的发展,能源的消耗量也随之增加,同时也面临着严重的环境污染问题。电动汽车是新能源科学技术发展的产物,具有零尾气排放的特点,具有广阔的市场发展前景,符合时下社会发展的需求。PMSM作为电动汽车驱动系统的重要组成部分之一,具有以其高效、节能的特点,其转子位置和转速的精确检测是实现高性能控制系统的关键因素。然而传统的有传感器控制方法不但增加控制成本而且容易受到外界因素的干扰,影响检测的精确性,因此PMSM无传感器控制技术便成为国内外学者研究的热点之一。本文分析了永磁同步电机(PMSM)在不同坐标系下的数学模型,对矢量控制基本理论进行详细的分析,利用空间矢量脉宽调制技术对PMSM进行调速,结合矢量控制思想构建PMSM矢量控制系统框图。根据系统框图,运用MATLAB仿真工具构建PMSM矢量控制系统的仿真模型,结合纯电动汽车的运行工况及电动汽车用PMSM控制系统的性能指标进行仿真分析。根据滑模控制方法,设计用于估算PMSM转子位置和速度的滑模观测器,实现PMSM无传感器控制。鉴于转子位置的检测容易受到外界干扰,致使控制精度降低,传统用的滑模观测器已经不能满足现代控制系统的要求,为此设计一款新型滑模控制算法对电机转速和转子位置进行更加精确的估算。新型滑模控制算法采用两级滤波、位置补偿、切换函数修正对传统滑模控制算法进行改进,并在MATLAB平台下进行仿真分析。通过仿真证明:新型滑模控制算法的估算速度及转子位置和系统的实际速度及转子位置非常接近,其误差趋近于零。系统响应时间短,具有良好的鲁棒性。通过对PMSM电机控制系统理论研究与分析,需对其算法进行实验验证。本课题采用TI公司的DSPF2812作为主控芯片构建硬件实验平台,采用自动代码生成技术对改进后的控制算法进行实验分析。通过对整个系统的调试分析,表明新型滑模观测器能够精确的提取转子位置、转速信息,并且控制系统运行状态良好,符合要求。


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