基于模型设计的永磁同步电机无位置传感器控制研究与实现

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随着电动汽车领域的快速发展,永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)无位置传感器控制凭借其低成本高稳定性等优势被广泛应用。本文将以表贴式永磁同步电机作为研究对象,开展无位置传感器控制策略研究,针对传统电机控制器开发模式难度高、周期长的问题,采用基于模型设计的模式在Simulink中开发了完整的电控系统,实现了从仿真模型到嵌入式代码的全自动生成,以此为基础对设计的无位置传感器控制算法进行验证。本文对两种类型的永磁同步电机进行了分析,推导了基于自然坐标系下永磁同步电机的数学模型,采用滑模观测器算法获取转子位置角与速度信息,针对传统滑模控制存在高频抖振的缺点设计了加权自适应滑模观测器,仿真了电机不同条件下加权自适应滑模观测器的运行性能,结果表明加权自适应滑模观测器能达到更加精准的无位置传感器控制,高频抖振得到了有效抑制。基于模型设计开发流程结合TI提供的TMS320F28035芯片的硬件工具在Simulink中搭建了包含底层驱动及CAN通信框架的完整加权自适应滑模电控系统自动代码生成模型,并设计了M脚本全自动配置,最终生成嵌入式C代码。针对模型生成的C代码进行分析,建立不同在环测试模型对其功能性与稳定性进行验证,通过设计不同优化方式减小代码体积并提高运行效率,最终通过硬件实验验证了本文所设计模型生成底层驱动及控制算法代码的有效性。
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