無刷雙饋電機建模與解耦控制策略研究.pdf

1、無刷雙饋電機(Brushless Doubly-Fed Machine，BDFM)取消了雙饋電機中的滑環(huán)和電刷，提高了系統(tǒng)可靠性，使維護成本大大降低，且保留了雙饋電機變頻器容量小，功率因數(shù)可調(diào)等特點，在水力發(fā)電和風力發(fā)電、車載和船載軸帶發(fā)電、新能源汽車動力耦合裝置等領域具有廣闊的應用前景。然而，無刷雙饋電機具有非線性強耦合的特性，其模型復雜且控制具有很大難度，因此，對無刷雙饋電機進行深入研究具有十分重要的意義。本文重點研究無刷雙饋電機建

2、模方法和解耦控制策略，主要內(nèi)容如下：
　　首先，介紹無刷雙饋電機的發(fā)展歷史和應用前景，概括國內(nèi)外在其結構和控制策略方面的研究現(xiàn)狀，分析該電機的結構特點及運行原理。
　　接著，從無刷雙饋電機結構特性和工作原理出發(fā)，建立無刷雙饋電機在轉(zhuǎn)子坐標系下的數(shù)學模型，并通過旋轉(zhuǎn)變換將該方程推廣到任意旋轉(zhuǎn)坐標系中，這些模型采用復數(shù)表達形式，結構簡單緊湊，為系統(tǒng)性能分析和控制方法研究提供更簡單的途徑。之后，鑒于實際中控制電機通常帶有快速響應的

3、電流環(huán)，可以視為電流源供電，通過合理地選擇狀態(tài)變量，建立無刷雙饋電機在任意旋轉(zhuǎn)坐標系下的以控制電機定子電流為輸入量的狀態(tài)空間方程，該狀態(tài)空間方程具有仿射非線性結構。
　　然后，針對無刷雙饋電機多變量、非線性、強耦合的特點，提出反饋線性化解耦控制策略。通過控制電機磁場定向得到同步坐標系下的仿射非線性狀態(tài)空間模型，在此基礎上設計系統(tǒng)控制方案，實現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩與控制電機轉(zhuǎn)子磁鏈的解耦控制，分析推導反饋線性化實現(xiàn)的必要條件，并且給出反饋線性化

4、控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性證明。通過一系列的仿真研究證明：該控制策略具有優(yōu)秀的解耦性能和調(diào)節(jié)性能，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)矩和磁鏈的解耦控制，且對參數(shù)偏差具有魯棒性。
　　最后，針對無刷雙饋電機內(nèi)部復雜的非線性耦合關系和外部擾動在實際中難于測量的特點，提出自抗擾控制策略，該控制策略不依賴系統(tǒng)的模型和參數(shù)。分別針對電機轉(zhuǎn)速和控制電機磁鏈設計自抗擾控制器，并且針對擴張狀態(tài)觀測器參數(shù)設計難度大這一問題，提出兩種提高觀測性能且不增加參數(shù)設計工作量的改進方法。一系