無速度傳感器的永磁同步電動機(jī)調(diào)速控制.pdf

1、永磁同步電動機(jī)（Permanent Magnet Synchronous Motor，簡寫為PMSM）是通過永磁體來提供勵磁的，所以具有較為簡單的結(jié)構(gòu)，而且其效率、功率因數(shù)和功率密度因無勵磁損耗而大大提高。又由于沒有集電環(huán)及電刷結(jié)構(gòu)，其損耗和故障率也隨之降低。也正是因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)，這一低碳環(huán)保電機(jī)被廣泛應(yīng)用于電動汽車、家用電器、機(jī)器人、航空航天等多種高性能控制領(lǐng)域。電機(jī)精確的運(yùn)動控制，不僅需要轉(zhuǎn)子位置的準(zhǔn)確信息，而且需要閉環(huán)控制中轉(zhuǎn)子速度

2、的信息。在其調(diào)速系統(tǒng)中，為了獲得準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)速信息，通常需要安裝光電編碼器等機(jī)械傳感器來檢測。但是安裝機(jī)械傳感器會增大驅(qū)動器的體積、提高系統(tǒng)的成本，而且在惡劣環(huán)境中可靠性和魯棒性降低，會限制PMSM的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為避免安裝機(jī)械傳感器產(chǎn)生的不足，許多學(xué)者提出了PMSM的無傳感器控制方法，利用測得的電壓及電流估得轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制。
　　本文采用基于滑模觀測器的方法、基于徑向基(Radial Basis Func

3、tion，簡寫為RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)觀測器的方法、復(fù)合控制方法三種不同的策略對無速度傳感器永磁同步電動機(jī)進(jìn)行了調(diào)速控制研究，實(shí)現(xiàn)了良好的調(diào)速性能。所做的主要工作有:
　　第一，閱讀了大量的國內(nèi)外文獻(xiàn)，深入分析了相關(guān)理論的研究現(xiàn)狀，探討了無速度傳感器永磁同步電動機(jī)調(diào)速控制研究的目的及意義，總結(jié)了現(xiàn)有的主要控制方法以及各控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)。對PMSM進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，深入研究了坐標(biāo)變換原理、矢量控制原理及矢量控制系統(tǒng)。
　　第二，應(yīng)用新型

4、滑模觀測器實(shí)現(xiàn)PMSM的無傳感器調(diào)速控制。通過反電動勢估算轉(zhuǎn)子位置。為了提高估計(jì)精度，提出速度估計(jì)器，取代直接微分的方法來計(jì)算轉(zhuǎn)速。采用Lyapunov理論證明所設(shè)計(jì)滑模觀測器的穩(wěn)定性。仿真結(jié)果表明，提出的基于新型滑模觀測器的無速度傳感器永磁同步電動機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)有效可行。
　　第三，提出了一種基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)觀測器的無速度傳感器永磁同步電動機(jī)矢量控制方法。通過兩個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)觀測器得到反電動勢的估計(jì)值，從而求得轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速。每個

5、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)觀測器的輸入分別為相應(yīng)的電流估計(jì)值和電流估計(jì)誤差。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)觀測器的輸出為反電動勢。采用Lyapunov理論設(shè)計(jì)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)學(xué)習(xí)規(guī)則，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)觀測器的穩(wěn)定性，仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的方法有效可行，對速度的估計(jì)效果較好，而且抗外部擾動能力較強(qiáng)。
　　第四，由于現(xiàn)有的相關(guān)控制方法都有各自的優(yōu)點(diǎn)和不足，有些適用于低速甚至是零速，而有些適用于中高速，那么要將無速度傳感器永磁同步電動機(jī)的性能做的更加優(yōu)越，得到全速范圍

6、的控制方案，就要結(jié)合在不同速度域分別有良好控制性能的方法，做出合理的設(shè)計(jì)。因此我們研究了滑模觀測器法與信號注入法相結(jié)合的無速度傳感器永磁同步電動機(jī)復(fù)合控制方法，在不同速度域間進(jìn)行兩種控制方法的平滑切換，實(shí)現(xiàn)了無速度傳感器永磁同步電動機(jī)全速復(fù)合控制。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該控制策略的有效性。
　　第五，總結(jié)所研究的無速度傳感器永磁同步電動機(jī)調(diào)速控制方法，并將這三種不同的控制策略進(jìn)行對比。對本文研究中所存在的不足加以分析并提出相應(yīng)的解決思路。