论文部分内容阅读
与传统三相电机控制系统相比,多相PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor,永磁同步电机)具有功率密度大、控制自由度多和容错性能好等优点。目前在多相PMSM的控制领域中应用最多的是DTC(Direct Torque Control,直接转矩控制)算法,但是DTC算法存在转矩输出脉动较大和低速控制开关频率低等缺点。FCS-MPTC(Finite Control Set Model Predictive Torque Control,有限集模型预测转矩控制)算法可以直接考虑被控过程输入和输出的约束条件来处理多变量、高耦合的非线性系统,能够较为显著地改善上述DTC的缺点,并且具有动态响应快、控制灵活等特点。本文研究对象为五相PMSM,采用FCS-MPTC算法作为系统的高性能控制策略。本文的研究内容包括:(1)研究五相PMSM的数学模型,分析五相两电平逆变器供电的空间电压矢量分布特点,总结五相驱动系统和传统三相系统的异同点;(2)研究FCS-MPTC工作原理,从预测模型的建立、目标函数的设计和算法优化等几个方面,设计适合五相PMSM的FCS-MPTC系统,最后与传统DTC算法进行仿真对比分析,验证设计的有效性;(3)多相PMSM控制系统中存在未建模动态、电机本身参数摄动及不确定扰动因素,为进一步提高系统的控制性能,在设计传统PI控制器和SMC(Sliding Mode Controller,滑模控制器)的基础上,考虑电机参数变化及不确定扰动因素,结合分数阶微积分理论设计新型的抗扰动FOSMC(Fractional Order Sliding Mode Controller,分数阶滑模控制器),最后与传统PI控制器和SMC进行仿真对比分析,验证设计的有效性;(4)多相PMSM调速系统中,通常需要光电转换装置获取电机转速信息,但是高性能、高分辨率的转速获取设备不仅造价昂贵,而且运行易受高温、潮湿等恶劣环境影响。为了提高工程应用价值,设计五相PMSM的无速度传感器系统。结合MRAS(Model Reference Adaptive System,模型参考自适应系统)理论和分数阶滑模理论设计新型的FOSM-MRAS(Fractional Order Sliding Mode-Model Reference Adaptive System,分数阶滑模-模型参考自适应)观测器,最后与整数阶滑模MRAS观测器进行仿真对比分析,验证设计的有效性。