基于MRAS永磁同步電機(jī)無速度傳感器控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、永磁同步電機(jī)(PMSM)憑借著高工作效率、高功率因數(shù)、體積小、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單、能可靠穩(wěn)定運(yùn)行以及維護(hù)便利等突出的特點(diǎn)，在電力傳動(dòng)、伺服控制系統(tǒng)領(lǐng)域中被應(yīng)用的越來越廣泛。采用矢量控制來對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，不僅可以使控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)得到簡化，還可以提高速度的調(diào)節(jié)精度以及改善系統(tǒng)的控制性能。為了使PMSM矢量控制系統(tǒng)獲得高精度、高性能的轉(zhuǎn)速控制，需要對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子速度和位置信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，傳統(tǒng)的方法是將速度傳感器安裝在PMSM轉(zhuǎn)子軸上來進(jìn)行檢測

2、，從而實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制來改善調(diào)速性能。然而安裝速度傳感器不僅會(huì)加大系統(tǒng)的成本開銷以及使系統(tǒng)更加復(fù)雜，而且還易受環(huán)境因素的影響從而降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。針對(duì)以上安裝速度傳感器給系統(tǒng)帶來的弊端，本文選用面貼式PMSM為研究對(duì)象，系統(tǒng)采用基于模型參考自適應(yīng)(MRAS)的轉(zhuǎn)速辨識(shí)算法代替速度傳感器來實(shí)時(shí)估算電機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)際速度和位置信息，設(shè)計(jì)了基于MRAS的PMSM無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)。
　　首先，論文對(duì)永磁同步電機(jī)常用的控制方法以及

3、國內(nèi)外常用的無速度傳感器轉(zhuǎn)速辨識(shí)算法進(jìn)行了簡要介紹。根據(jù)坐標(biāo)變換原理，建立永磁同步電機(jī)在三種不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，并以PMSM矢量控制為基礎(chǔ)引出了基于轉(zhuǎn)子磁場定向的PMSM電流環(huán)和速度環(huán)雙閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)，利用Simulink搭建系統(tǒng)的仿真模型進(jìn)行仿真分析，結(jié)果驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性與可靠性。
　　接著，論文對(duì)模型參考自適應(yīng)理論作了相關(guān)介紹，并將該理論應(yīng)用到PMSM無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)中，利用波波夫超穩(wěn)定性理論推導(dǎo)出了基于標(biāo)準(zhǔn)型

4、MRAS的轉(zhuǎn)速辨識(shí)算法。此外，針對(duì)電機(jī)參數(shù)定子電阻的變化會(huì)降低基于標(biāo)準(zhǔn)型MRAS轉(zhuǎn)速辨識(shí)算法的估算精度，提出了相應(yīng)的改進(jìn)辦法，設(shè)計(jì)了一種能同時(shí)辨識(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速和定子電阻的改進(jìn)型MRAS轉(zhuǎn)速辨識(shí)算法。以上述雙閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，分別建立了兩種轉(zhuǎn)速辨識(shí)算法的PMSM無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)，并利用Simulink搭建兩系統(tǒng)的仿真模型進(jìn)行仿真分析。
　　最后，搭建PMSM驅(qū)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)基于MRAS的PMSM無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)進(jìn)