基于強跟蹤濾波器的永磁同步電機矢量控制方法研究.pdf

1、永磁同步電機(permanent magnet synchronous motor, PMSM)具有體積小、轉(zhuǎn)矩/質(zhì)量比高、效率高、運行可靠等優(yōu)點，被越來越多地應(yīng)用于高動態(tài)控制性能的場合。高性能永磁同步電機變頻調(diào)速系統(tǒng)需要良好的抗干擾能力及快速地動態(tài)響應(yīng)，而系統(tǒng)中位置和速度傳感器能否實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子位置和速度的快速且有效地跟蹤估計是影響這些性能的關(guān)鍵因素。目前實際系統(tǒng)中大多數(shù)采用機械傳感器，雖可以實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子位置和速度的實時精確測量，但其安裝和

2、維護給伺服控制系統(tǒng)帶來一定的影響，尤其不適合對可靠性和經(jīng)濟性要求較高的場合，所以無傳感器控制的研究受到越來越多的關(guān)注。擴展卡爾曼濾波器(external Kalman filter, EKF)算法作為一種無傳感器控制策略，具有良好的動態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力，在實際系統(tǒng)中也得到了應(yīng)用，但對突變擾動的跟蹤能力略顯不足。強跟蹤濾波器（strong tracking filter, STF）算法不僅能具備良好的動態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力，而且對突

3、變擾動具有很好的跟蹤性能。本文采用強跟蹤濾波器算法作為永磁同步電機矢量控制的無傳感器控制策略進行研究。主要內(nèi)容概況如下:
　　1.結(jié)合坐標變換理論和永磁同步電機的結(jié)構(gòu)，給出永磁同步電機在三相靜止坐標系、兩相靜止坐標系和兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學模型。
　　2.深入研究永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)。給出空間矢量脈寬調(diào)制(spacevector pulse width modulation，SVPWM)的原理及建模方法，給出矢量控制系統(tǒng)

4、調(diào)節(jié)器的設(shè)計方法。并對設(shè)計的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)進行仿真，驗證其有效性，分析永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的調(diào)速特點。
　　3.研究分別采用擴展卡爾曼濾波器算法和強跟蹤濾波器算法作為永磁同步電機的無傳感器控制策略的問題。在MATLAB環(huán)境下對兩種算法進行仿真比較，驗證兩種算法均具有良好的動態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力，且強跟蹤濾波器算法在對永磁同步電機狀態(tài)突變的跟蹤能力方面更優(yōu)于擴展卡爾曼濾波器算法。
　　4.研究強跟蹤濾波器算法在