基于滑模觀測器的永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制策略研究.pdf

1、獲取準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置及速度信號對于實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)閉環(huán)控制十分關(guān)鍵。傳統(tǒng)的機(jī)械式傳感器會增加系統(tǒng)成本，對使用環(huán)境也有限制，因此在工業(yè)應(yīng)用中需要一種成本低、可靠性高的無位置傳感器控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)子位置和速度的準(zhǔn)確估計(jì)?；Ｓ^測器方法由于對系統(tǒng)外界擾動和內(nèi)部參數(shù)變化不敏感，具有較強(qiáng)的魯棒性，因此可以滿足參數(shù)變化頻繁、動態(tài)性能要求較高的永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的需求。針對滑模觀測器方法中存在的高頻抖振和相位滯后等問題，本文對其進(jìn)行了改進(jìn)，并提出了

2、轉(zhuǎn)子位置估計(jì)精度指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了永磁同步電機(jī)在無位置傳感器情況下的電機(jī)調(diào)速控制。
　　首先建立了基于擴(kuò)展反電動勢的滑模觀測器數(shù)學(xué)模型，并對傳統(tǒng)滑模觀測器轉(zhuǎn)子位置估計(jì)原理進(jìn)行了分析。為解決傳統(tǒng)方法中存在的抖振嚴(yán)重和相位滯后等問題，本文采用連續(xù)函數(shù)作為控制函數(shù)，將低通濾波器改進(jìn)為具有自適應(yīng)結(jié)構(gòu)的反電動勢觀測器，并結(jié)合鎖相環(huán)系統(tǒng)完成了對傳統(tǒng)滑模觀測器方法的改進(jìn)。改進(jìn)后的滑模觀測器抖振現(xiàn)象得到削弱，相位滯后問題得到改善，轉(zhuǎn)子位置估計(jì)精度得到提

3、高。通過理論推導(dǎo)和仿真分析驗(yàn)證了觀測器的魯棒性。
　　基于5.5kW功率等級的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)，研究了瞬時(shí)轉(zhuǎn)子誤差對矢量控制系統(tǒng)的影響。以轉(zhuǎn)子誤差角作正弦振蕩為特例，分析了誤差角振幅與電磁轉(zhuǎn)矩脈動振幅之間的關(guān)系。為使此系統(tǒng)在不同工況下都能保持良好的控制性能，考慮了電流iq不同時(shí)轉(zhuǎn)子誤差角振蕩對電磁轉(zhuǎn)矩的影響。以自動控制理論為基礎(chǔ)，提出了無位置傳感器控制下的轉(zhuǎn)子位置估計(jì)精度指標(biāo)。
　　最后本文依托Myway系統(tǒng)永磁同步

4、電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺，進(jìn)行了基于滑模觀測器的永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制實(shí)驗(yàn)。首先進(jìn)行了啟動、恒速空載和變速空載觀測實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該方法良好的觀測性能;其后對滑模觀測器的魯棒性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;為證明改進(jìn)型滑模觀測器的轉(zhuǎn)子位置估計(jì)精度高于傳統(tǒng)方法，進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn);最后將估計(jì)的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速作為反饋量，實(shí)現(xiàn)了無位置傳感器閉環(huán)控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文提出的基于滑模觀測器的永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制策略，估計(jì)精度高，動態(tài)性能良好，魯棒性較強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)對