永磁同步电机无位置传感器参数自适应速度控制

论文摘要

本文对永磁同步电机(PMSM)的滑模观测器(SMO)无位置传感器矢量控制系统和参数自适应速度控制算法进行了研究。首先,介绍了永磁同步电机控制技术的发展历史,并总结了无位置传感器控制技术的发展现状。其次,介绍了坐标变换思想,给出了永磁同步电机在静止坐标系和旋转坐标系下的模型,在此基础上讨论了永磁同步电机的矢量控制方法,用MATLAB/SIMULINK进行了仿真,说明了控制方法的有效性。阐述了滑模变结构观测器的基本理论,采用改进的滑模变结构观测器来估计永磁同步电机转子位置和速度,构造了基于滑模变结构观测器的永磁同步电机矢量控制系统的仿真模型,实现了无位置传感器在电机控制中的应用。仿真和实验结果验证了该技术的有效性和合理性。设计了基于反推控制的永磁同步电机速度控制器,并通过仿真验证了系统具有很强的鲁棒性,能够很好的抑制永磁同步电机存在的参数摄动、负载摄动等不确定因素对系统性能的影响。最后,采用DSP处理器TMS320LF2407A作为核心,设计了控制电路及外围辅助电路,编写了软件,给出了系统主程序和中断处理程序流程图。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景
• 1.2 交流伺服系统的控制策略
• 1.2.1 矢量控制
• 1.2.2 直接转矩控制
• 1.3 永磁同步电机无位置传感器算法
• 1.3.1 基于基波模型的算法
• 1.3.2 高频信号注入法
• 1.3.3 人工智能理论基础上的估算方法
• 1.4 本文的内容安排和主要工作
• 第2章 永磁同步电机的矢量控制
• 2.1 永磁同步电机的结构和分类
• 2.2 永磁同步电机的数学模型
• 2.2.1 坐标变换
• 2.2.2 永磁同步电机的磁链和电压方程
• 2.3 基于空间电压矢量的PWM技术
• 2.3.1 SVPWM的基本原理
• 2.3.2 SVPWM的算法
• 2.4 矢量控制的MATLAB仿真
• 2.4.1 控制系统原理
• 2.4.2 控制系统结构
• 2.4.3 仿真结果
• 第3章 永磁同步电机无位置传感器运行
• 3.1 基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器算法
• 3.1.1 基本理论
• 3.1.2 转角估计
• 3.1.3 转速估计
• 3.2 算法改进
• 3.2.1 sign函数改进
• ω_c的低通滤波器'>3.2.2 具有变截止频率^ω_c的低通滤波器
• 3.2.3 转子速度自适应观测器
• 3.3 仿真模型
• 3.4 仿真结果
• 3.5 实验结果与分析
• 第4章 永磁同步电机参数自适应速度控制
• 4.1 反推设计法原理
• 4.2 PMSM反推控制
• 4.3 MATLAB仿真及结果
• 第5章 硬件设计和软件实现
• 5.1 TMS320LF2407芯片介绍
• 5.2 硬件设计
• 5.2.1 PIM及隔离驱动
• 5.2.2 信号检测
• 5.2.3 故障保护
• 5.3 软件实现
• 5.3.1 系统初始化子程序
• 5.3.2 中断响应子程序
• 5.3.3 滑模观测器转角和速度估算子程序
• 第6章 总结和展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 后续研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表（录用）的论文