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基于滑模观测器的永磁同步电机无速度传感器控制

李建功  
【摘要】: 随着电力电子学、微电子技术以及现代控制理论的迅速发展,在大功率调速传动领域已出现交流传动取代直流传动的趋势。对于大容量生产机械,如轧钢机、矿井提升机、船舶推进以及牵引传动,交流变频同步电机调速传动不仅具有与直流传动同样优越的调速性能,还具有过载能力大、效率高、体积小、重量轻、转动惯量小、维护简单和可靠性高等优点。同步电机与异步电机变频调速相比较,又具有功率因数高、变频器容量小、弱磁区转矩特性好等特点。 本文首先介绍永磁同步电机的数学模型,通过对永磁同步电机的数学模型的分析,提出永磁同步电机的控制策略,利用isd=0控制策略对永磁同步电机进行矢量控制。本文还对空间矢量脉宽调制(SVPWM)进行了详细的阐述,利用空间矢量脉宽调制技术产生脉冲触发IGBT对永磁同步电机进行矢量控制。在对永磁同步电机的数学模型分析的基础上,提出滑模变结构控制的基本原理,并利用永磁同步电机的数学模型设计滑模观测器,对永磁同步电机的转子位置角与转速进行估计。 控制思想确定之后,首先,利用MATLAB搭建整个系统的仿真模型,仿真模型主要包括两个方面,一个方面是根据isd=0控制策略,搭建具有电流内环与速度外环的系统控制模块,通过调节PI,使整个系统满足控制要求。另外一个方面是根据滑模变结构通过分析永磁电机的数学模型构建滑模观测器。整个系统搭建完成后经过仿真结果分析,文中所提的控制思想能够使整个系统具有很好的鲁棒性和令人满意的性能。 在对整个系统进行仿真验证后,利用数字信号处理器(DSP)TMS320F2812大量的外设,设计硬件系统和软件系统,通过对整个系统的实验调试,实现永磁同步电机无位置传感器控制。


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