自抗擾控制技術(shù)在永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、近年來，永磁同步電機(jī)以其高功率密度、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，在交流調(diào)速領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，有兩方面內(nèi)容值得研究:無傳感器控制技術(shù)和控制算法。針對(duì)無傳感器控制技術(shù)，本文利用自抗擾控制技術(shù)中的擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器對(duì)反電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行估計(jì)，并從中解算出轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信息，為永磁同步電機(jī)提供了一種新的轉(zhuǎn)速估計(jì)算法;針對(duì)控制算法，本文利用自抗擾控制器對(duì)模型不確定性和擾動(dòng)魯棒性極強(qiáng)的特點(diǎn)，為永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)了四種自抗擾控制算法，

2、提高了調(diào)速系統(tǒng)的魯棒性。
　　首先，為了后文進(jìn)行無傳感器控制和控制算法的研究，本文介紹了永磁同步電機(jī)在三類坐標(biāo)系（分別是ABC自然坐標(biāo)系、α-β靜止坐標(biāo)系和d-q同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系）下的數(shù)學(xué)模型，分析了id=0矢量控制的基本原理和框架結(jié)構(gòu)，闡述了自抗擾控制技術(shù)的組成和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。
　　其次，針對(duì)永磁同步電機(jī)無傳感器控制，本文設(shè)計(jì)了基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速估計(jì)算法，并與常用的滑模觀測(cè)器法進(jìn)行了對(duì)比。將永磁同步電機(jī)α-β靜止

3、坐標(biāo)系下的電流方程作為參考，將其中的反電動(dòng)勢(shì)項(xiàng)擴(kuò)張成為一個(gè)新的狀態(tài)，利用擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)，然后設(shè)計(jì)了鎖相環(huán)系統(tǒng)，從估計(jì)得到的反電動(dòng)勢(shì)中解算出轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信息。仿真結(jié)果表明，相比于滑模觀測(cè)器，擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器對(duì)反電動(dòng)勢(shì)、轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速均具有更好的估計(jì)效果和更高的估計(jì)精度，可以為永磁同步電機(jī)的無傳感器控制提供支持。
　　再者，針對(duì)傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器難以滿足永磁同步電機(jī)高穩(wěn)態(tài)控制精度和對(duì)負(fù)載變化的強(qiáng)魯棒性的需求，本文設(shè)計(jì)了四種

4、自抗擾控制器。針對(duì)矢量控制轉(zhuǎn)速環(huán)，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)自抗擾控制器取代PI轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，為了進(jìn)一步提高自抗擾控制器的魯棒性，引入了卡爾曼觀測(cè)器，設(shè)計(jì)了基于卡爾曼觀測(cè)器的自抗擾控制器。針對(duì)矢量控制電流環(huán)，設(shè)計(jì)電流環(huán)自抗擾控制器取代PI電流調(diào)節(jié)器，使得電流環(huán)能更加誰確快速地對(duì)指令電流進(jìn)行跟隨。將轉(zhuǎn)速環(huán)和電流環(huán)合二為一，設(shè)計(jì)了二階自抗擾控制器。仿真結(jié)果表明，相比于傳統(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器，使用自抗擾控制器的調(diào)速系統(tǒng)具有更高的控制精度和對(duì)負(fù)載變化更強(qiáng)的魯棒性。