永磁同步电机无传感器参数辨识的研究

论文摘要

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)具有结构简单、体积小、高能效,高功率密度和高可靠性等优点,在高性能电机驱动领域的地位越来越重要。准确获得永磁同步电机转子的位置和速度信息是对永磁同步电机进行控制的基础。传统的控制方法是通过安装同轴传感器,如光电编码器来获得转子位置和速度信息。位置传感器由于价格、体积、重量以及难以维修等因素制约了永磁同步电机的推广应用。无位置传感器的控制系统克服了传感器的上述缺点,成为研究热点。滑模控制的降阶特性,对外界干扰及参数变化的不敏感性,使它能够广泛应用于复杂高阶及不确定系统的控制之中。本文将趋近律滑模应用于永磁同步电机的模型参考参数辨识。本文提出了两种基于模型参考和双滑模变结构理论的无位置传感器参数辨识的方法。一种是在两相旋转坐标系下,利用永磁同步电机的电流模型,构造了轴的滑模观测器并作为可调模型,以实际电机作为参考模型,选取合适的参数保证了滑动模态的稳定性,使可调模型收敛于参考模型,通过可调模型辨识出电机的转速。第二种是基于两相静止坐标系的模型参考参数辨识的算法。构造了dq轴的滑模观测器并作为可调模型,以实际电机作为参考模型,选取合适的参数保证了滑动模态的稳定性,使可调模型收敛于参考模型,通过可调模型辨识出电机的转速。最后,在MATLAB/Simulink环境下对两个算法进行仿真实验,验证算法的有效性。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题的研究概况
• 1.2.1 国际上的研究概况
• 1.2.2 国内研究
• 1.3 本课题主要研究内容
• 第二章 永磁同步电机与滑模原理
• 2.1 永磁同步电机与直流电机、直流无刷电机的区别
• 2.2 永磁电机的分类
• 2.3 交流永磁电机的运行原理
• 2.3.1 旋转磁场的产生
• 2.3.2 永磁同步电机的运行状态
• 2.3.3 永磁同步电机的启动
• 2.3.4 永磁同步电机的调速
• 2.4 永磁同步电机的数学模型
• 2.5 永磁同步电机的控制方法及矢量控制技术
• 2.5.1 isd ?0 控制
• 2.5.2 cos? =1 控制
• 2.5.3 定子电流最小控制
• 2.5.4 弱磁控制
• 2.6 永磁同步电机伺服系统的组成
• 2.7 滑模变结构
• 2.8 滑模变结构特点及发展概况
• 2.9 滑模基本定义
• 2.10 滑模的数学描述
• 2.11 滑模的达到条件
• 2.12 滑动模的不变性
• 2.13 变结构控制系统的综合
• 2.14 变结构控制系统的抖振问题
• 第三章 基于双滑模结构的模型参考转速辨识
• 3.1 模型参考的基本原理及设计方法
• 3.2 李雅普诺夫稳定性
• 3.3 趋近律滑模
• 3.4 基于趋近律滑模的dq 坐标系下的参数辨识
• 3.4.1 永磁同步电机转速辨识
• 3.4.2 永磁同步电机转子位置辨识
• 3.5 基于趋近律滑模的?? 坐标系下的参数辨识
• 第四章 辨识算法的MATLAB/Simulink仿真
• 4.1 系统各模块的仿真
• 4.1.1 永磁同步电机的Simulink建模
• 4.1.2 PI模块建模
• 4.1.3 SVPWM模块的Simulink建模
• 4.1.4 基本电压空间矢量
• 4.1.5 磁链轨迹的控制
• 4.1.6 dq 模型算法的建模
• 4.1.7 反正切函数的处理
• 4.2 仿真方案及结果
• 4.2.1 无传感器运行状态一（dq 模型算法）
• 4.2.2 无传感器运行状态二（α，β 模型算法）
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢