论文部分内容阅读
无传感器调速控制能够简化永磁同步电机调速系统的硬件结构、提高调速系统的环境适用性。本文针对传统滑模观测器永磁同步电机矢量调速系统的运行抖振和动静态性能差等问题,围绕着观测器和电机的调速控制策略,提出了一种基于无差拍电流预测的改进型滑模观测器转速控制策略,改善了系统的调速品质。首先,建立永磁同步电机的数学模型。分析研究传统滑模观测器跟踪估测永磁同步电机转速和转子电角度的原理,结合永磁同步电机的矢量调速控制策略实现基于滑模观测器的永磁同步电机调速控制。传统滑模观测器估测转速和转子电角度存在明显的误差,调速系统运行中有明显的抖振,负载切换时转速变换过程中有超调。为改善调速系统性能,提出了基于无差拍电流预测的改进型滑模观测器转速控制策略。其次,基于传统滑模观测器的矢量调速控制,提出了基于无差拍电流预测的改进型滑模观测器转速控制策略。为减少系统抖振,基于准滑动模态的变结构控制方式,引入边界可调的饱和切换函数减少滑模观测器估测误差和运行抖振。建立以滑模观测器为载体的参数辨识环节,减小电机参数变化对锁相环的估测误差。在双闭环矢量调速系统中,以无差拍电流预测替代传统PI调节器,保证电机转速稳定切换无超调。通过引入灰色预测控制,将电流状态直接反馈给控制环节,大大提高了系统的动态响应,保证在负载切换时,电机转速的切换快速且平稳。仿真结果表明:基于无差拍电流预测的改进型滑模观测器转速控制策略能够有效减少系统的抖振,提高了观测器的精度和调速系统的动静态性能。最后,设计了滑模观测器调速系统和电机运行检测平台,设置不同的转速给定和电机的负载,分别进行调速系统的调速控制和负载切换实验。依托富士IPM智能功率模块设计了三相逆变主电路和隔离控制电路,以TMS320F28335为核心控制永磁同步电机运行。采用船舶混合动力实验平台中的检测装置,通过S7-200SMART和MCGS人机交互界面,设计组态软件检测调速系统运行状态,实验结果表明调速系统运行平稳,转速运行抖振小,观测器估测误差小,负载切换过程稳定,验证了方案的可行性。