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随着永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)在诸多工业领域应用越来越广泛,国内外专家和学者都一直在研究高性能、高稳定和高可靠的PMSM运行。为解决PMSM控制系统中传感器带来精度不高、高损耗和体积大等问题,近年来无传感器控制已成为PMSM控制策略研究热点。本文首先介绍了PMSM无传感器控制方法的国内外研究状况,以及适用于电机零速和低速度运行工况下的开环控制策略,详细说明了传统无传感器控制算法及其优缺点。本文采用了滑模观测器(Sliding Mode Observer,SMO)控制算法和流频比(Intensity Frequency Ratio,I/F)开环控制算法对PMSM进行控制。此外还介绍了PMSM的物理模型和数学模型,阐述了基于转子磁场定向的矢量控制和空间矢量脉宽调制技术(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)的原理。其次,对本文所采用的两种控制算法的基本原理作了介绍、对两者的切换过程进行了深入分析。研究了滑模观测器控制以及其产生固有抖振的原因,基于此,本文对传统滑模观测器进行了改进。传统滑模观测器趋近律的开关函数为符号函数,抖振明显,本文引入了改进的饱和函数替代,其在初等饱和函数基础上加入了边界层厚度幂函数,由此得到改进的指数趋近律,可有效抑制滑模观测器的抖振问题。另外,传统滑模趋近律的开关增益为常数,无法同时适应不同运行转速的需求,转速改变后,抖振现象会加剧,针对此问题,本文将开关增益改进为与给定转速成正比的变量,进一步改进了趋近律,有效的改善了不同转速切换后的抖振加剧问题。此外,为了解决给定转速突变而引起转速估计误差增大和动态响应变差的问题,本文对输入的给定转速信号进行了跟踪微分器(Tracking Differentiator,TD)滤波。理论分析了本文所提出的基于改进滑模观测器的PMSM无传感器控制系统,与传统滑模观测器的控制系统相比,能有效的削弱系统抖振问题,同时控制系统的动态性能和鲁棒性也有明显提高。最后,通过仿真分析,验证了所提出的基于改进滑模观测器的PMSM无传感器控制系统的可行性和有效性。该控制系统,相比于采用传统滑模观测器的控制系统,其高速运行时的估算精度提高了约8.3倍,低速运行时的估算精度提高了11.6倍。搭建了电机实验平台,验证了PMSM传统矢量控制具有良好的控制性能。