永磁同步電動機無速度傳感器直接轉矩控制方法研究.pdf

1、永磁同步電動機(permanent magnet synchronous motors，PMSM)具有體積小、噪聲低、效率高、功率密度大等優(yōu)點，隨著電力電子技術和現(xiàn)代控制理論的迅速發(fā)展，PMSM得到了廣泛的應用。直接轉矩控制（direct torque control，DTC）以其控制結構簡潔、轉矩動態(tài)響應快、對電機參數(shù)依賴少等特點，已成為學術界研究的熱點。本文在傳統(tǒng)DTC理論的基礎上，結合空間電壓矢量脈寬調制(spacevoltage

2、 vector pulse width modulation，SVPWM)技術，深入研究基于滑?？刂疲╯liding mode control，SMC）的PMSM DTC無速度傳感器系統(tǒng)的設計問題，并進行仿真分析和結果討論。
　　本文的主要內容和創(chuàng)新點:
　　1.研究永磁同步電動機傳統(tǒng)直接轉矩控制問題。在坐標變換原理的基礎上，給出PMSM在不同坐標系下的數(shù)學模型，以定子電壓空間矢量為切入點，在傳統(tǒng)DTC原理的基礎上詳細介紹P

3、MSM DTC系統(tǒng)各模塊的Matlab/Simulink建模。最后對該系統(tǒng)進行仿真研究，并對仿真結果中存在的問題給予分析和討論。
　　2.設計永磁同步電動機基于SVPWM的直接轉矩控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)DTC采用滯環(huán)比較器和開關電壓矢量選擇表，造成磁鏈和轉矩脈動大。本文以SVPWM技術為切入點，詳細介紹SVPWM模型的建模方法，并對該模型進行仿真分析研究。結合DTC原理，設計基于SVPWM的PMSM DTC系統(tǒng)的仿真模型，通過對比仿真分析

4、，解決傳統(tǒng)DTC系統(tǒng)中存在的諸多問題。
　　3.設計基于SMC的PMSM SVPWM-DTC系統(tǒng)?；赟VPWM的PMSM DTC系統(tǒng)中的速度環(huán)目前采用PI調節(jié)器，在控制系統(tǒng)受到外部干擾或內部參數(shù)變化時，不能滿足其高性能控制要求。本文以SMC理論為基礎，在指數(shù)趨近的基礎上，引入終端吸引子和系統(tǒng)狀態(tài)變量的冪函數(shù)構造一種新型趨近律，基于該新型趨近律設計滑模速度調節(jié)器，并將滑模速度調節(jié)器應用在基于SVPWM的PMSMDTC系統(tǒng)中，通過對

5、比仿真分析，驗證該控制系統(tǒng)具有很好的魯棒性。
　　4.基于擴展卡爾曼濾波(extended kalman filter, EKF)理論，結合空間電壓矢量脈寬調制技術，設計基于SMC的PMSM DTC無速度傳感器系統(tǒng)。機械傳感器的使用增加了成本，降低了系統(tǒng)的可靠性，并且不易安裝，這些問題使得無速度傳感器算法的研究成為了必然。本文在卡爾曼濾波(kalman filter, KF)理論的基礎上，對EKF算法進行了推導?；赑MSM在αβ