论文部分内容阅读
在航空航天、潜艇等领域,为了进一步减小所用永磁同步电机的体积,尽可能的提高其运转效率,从而增强整个电机调速系统的运行可靠性,常常需要在没有位置传感器的情况下实现永磁同步电机的最大转矩电流比控制。针对这个问题,本文所做的研究内容如下。
首先对永磁同步电机的基波模型进行了详细的阐述和分析,重点说明了基于扩展磁链的内置式永磁同步电机数学模型;其次深入研究了滑模变结构控制的基本原理及其等效控制特性;然后在传统电流观测器的设计基础上,推导了一种具备滤波特性的自适应机制,从而构建了一种基于扩展磁链的自适应滑模观测器,有效地提取出了永磁同步电机的转速和转子位置信息,大大改善了传统方法中由于使用低通滤波器而造成的相位延迟和幅值衰减问题;并且利用李亚普洛夫稳定性理论设计了一种转速自适应率来保证系统的稳定,解决了用估计的转子位置信息去获得电机转速信息时所存在的误差积累问题;与此同时,实时获得了电机d、q轴电感的差值信息,并将其直接用于计算电机的最大转矩电流比运行点,从而利用一个基于扩展磁链的自适应观测器同时实现了电机的转子位置检测和最大转矩电流比控制,不需要另外增加一个观测器去在线辨识电机的电感参数,大大简化了控制算法。
为了说明所提出策略的正确性和有效性,本文首先构造了一个永磁同步电机调速系统仿真模型,验证了所提出策略中理论知识的准确性;其次从硬件和软件两个方面,详细设计了一台20kW永磁同步电机调速系统实验平台,并且通过一定的实验结果表明了本文所提出策略能够同时实现永磁同步电机的转子位置信息估算和最大转矩电流比控制,并且具备良好的静态和动态性能。
首先对永磁同步电机的基波模型进行了详细的阐述和分析,重点说明了基于扩展磁链的内置式永磁同步电机数学模型;其次深入研究了滑模变结构控制的基本原理及其等效控制特性;然后在传统电流观测器的设计基础上,推导了一种具备滤波特性的自适应机制,从而构建了一种基于扩展磁链的自适应滑模观测器,有效地提取出了永磁同步电机的转速和转子位置信息,大大改善了传统方法中由于使用低通滤波器而造成的相位延迟和幅值衰减问题;并且利用李亚普洛夫稳定性理论设计了一种转速自适应率来保证系统的稳定,解决了用估计的转子位置信息去获得电机转速信息时所存在的误差积累问题;与此同时,实时获得了电机d、q轴电感的差值信息,并将其直接用于计算电机的最大转矩电流比运行点,从而利用一个基于扩展磁链的自适应观测器同时实现了电机的转子位置检测和最大转矩电流比控制,不需要另外增加一个观测器去在线辨识电机的电感参数,大大简化了控制算法。
为了说明所提出策略的正确性和有效性,本文首先构造了一个永磁同步电机调速系统仿真模型,验证了所提出策略中理论知识的准确性;其次从硬件和软件两个方面,详细设计了一台20kW永磁同步电机调速系统实验平台,并且通过一定的实验结果表明了本文所提出策略能够同时实现永磁同步电机的转子位置信息估算和最大转矩电流比控制,并且具备良好的静态和动态性能。