同步磁阻電機(jī)無速度傳感器矢量控制技術(shù)研究.pdf

1、矢量控制技術(shù)解決了交流電機(jī)的控制耦合問題，簡化了其控制方案，改變了曾經(jīng)直流電機(jī)壟斷電氣傳動(dòng)的格局，交流調(diào)速系統(tǒng)獲得了更廣泛工業(yè)應(yīng)用。同步磁阻電機(jī)作為一種新型電機(jī)，具有制造簡單、成本低、效率高等優(yōu)勢，近年來獲得關(guān)注，在高效傳動(dòng)、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。同時(shí)，無速度傳感器控制以降低系統(tǒng)成本，減少傳感器體積等優(yōu)勢成為學(xué)術(shù)熱點(diǎn)。本文對(duì)同步磁阻電機(jī)的無速度傳感器矢量控制進(jìn)行了研究，詳細(xì)討論了其中的控制器設(shè)計(jì)和磁鏈觀測技術(shù)。針對(duì)不同觀測器

2、進(jìn)行了小信號(hào)建模，分析了觀測器的穩(wěn)定性，進(jìn)而設(shè)計(jì)基于MATLAB-Simulink仿真模型，對(duì)控制方案進(jìn)行分析。
　　首先，本文對(duì)同步磁阻電機(jī)進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析，建立了轉(zhuǎn)子位置定向系統(tǒng)下的電機(jī)數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，建立了對(duì)應(yīng)的控制環(huán)，完成了控制器的參數(shù)設(shè)計(jì)，得到了相應(yīng)的同步磁阻電機(jī)矢量控制方案，進(jìn)而搭建了基于MATLAB-Simulink的仿真驗(yàn)證模型以及基于半實(shí)物仿真系統(tǒng)dSPACE的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過仿真模型設(shè)計(jì)算法評(píng)判合理性，通過實(shí)

3、驗(yàn)平臺(tái)對(duì)控制算法進(jìn)行了實(shí)際驗(yàn)證，為實(shí)現(xiàn)電機(jī)系統(tǒng)的速度跟蹤、功率輸出奠定研究的基礎(chǔ)。
　　其次，研究了三種主流磁鏈觀測器（電壓一電流模型觀測器、全階觀測器、電壓型觀測器）在系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)，分別設(shè)計(jì)了觀測器的具體參數(shù)，并分別仿真驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性，在電機(jī)正常運(yùn)行范圍內(nèi)工作良好?；诰€性化理論建立了觀測器的小信號(hào)模型，研究了其穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)電壓-電流磁鏈觀測器在低速反轉(zhuǎn)區(qū)存在不穩(wěn)定區(qū)域;全階觀測器穩(wěn)定性較好，但需要大量的數(shù)學(xué)運(yùn)

4、算;并且通過分析，改進(jìn)了適用于同步磁阻電機(jī)的電壓型觀測器，增強(qiáng)了一定的參數(shù)敏感性。
　　最后，基于電壓-電流模型觀測器，建立了轉(zhuǎn)子位置定向的無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)。針對(duì)電壓-電流模型觀測器中需要使用的電感參數(shù)的識(shí)別進(jìn)行了具體分析;針對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中出現(xiàn)的直流偏置引起的轉(zhuǎn)速估算紋波進(jìn)行了一定的優(yōu)化。通過仿真模型以及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證了上述分析結(jié)果，對(duì)磁鏈觀測器、速度估算的效果進(jìn)行了評(píng)估，最終實(shí)現(xiàn)了同步磁阻電機(jī)的無速度傳感器矢量控制，證明了電