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随着高性能永磁材料的发展,永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)在工业以及日常生活领域得到了广泛的应用。为了提高永磁同步电机矢量控制系统的性能,需要实时监测电机转子位置与转速,传统控制方案中需要通过传感器获取转子位置及转速,传感器易受到周围工作环境的影响,从而导致控制系统的性能以及精度下降,同时传感器的存在又增加了永磁同步电机的体积与成本,因此无传感器控制成为当今的研究热点。本文以表贴式永磁同步电机为研究对象,采用模型参考自适应(Model Reference Adaptive System,MRAS)无位置传感器控制方法实现对电机转子位置的检测。
永磁同步电机参数受外界环境的影响会发生变化,针对电机参数变化带来估算结果误差的问题,结合表贴式永磁同步电机的特点,将电机的参数通过模型参考自适应系统进行辨识,将辨识结果送入到观测器中,对可调模型进行修正,进而减小转速及转子位置的估算误差。进行可调模型、自适应定律的推导,根据波波夫超稳定性理论对非线性反馈系统的稳定性进行验证。为了增强系统的鲁棒性,双闭环矢量控制系统的速度环采用滑模变结构与PI控制相结合的方式,滑模控制动态响应快,抗干扰能力强,复合控制器既克服了传统滑模控制高频抖动的问题,又提高了控制系统的稳态性能。在MATLAB/Simulink环境下搭建系统仿真模型,对控制系统在多工况条件下进行有效性的验证。
以主控芯片TMS320F28335为核心设计了永磁同步电机无位置传感器控制系统,包括电源电路、驱动隔离电路、电流检测电路,过流保护电路及软件程序控制流程图。实验证明基于MRAS的永磁同步电机无位置传感器控制系统能够准确的获取转速及转子位置。
永磁同步电机参数受外界环境的影响会发生变化,针对电机参数变化带来估算结果误差的问题,结合表贴式永磁同步电机的特点,将电机的参数通过模型参考自适应系统进行辨识,将辨识结果送入到观测器中,对可调模型进行修正,进而减小转速及转子位置的估算误差。进行可调模型、自适应定律的推导,根据波波夫超稳定性理论对非线性反馈系统的稳定性进行验证。为了增强系统的鲁棒性,双闭环矢量控制系统的速度环采用滑模变结构与PI控制相结合的方式,滑模控制动态响应快,抗干扰能力强,复合控制器既克服了传统滑模控制高频抖动的问题,又提高了控制系统的稳态性能。在MATLAB/Simulink环境下搭建系统仿真模型,对控制系统在多工况条件下进行有效性的验证。
以主控芯片TMS320F28335为核心设计了永磁同步电机无位置传感器控制系统,包括电源电路、驱动隔离电路、电流检测电路,过流保护电路及软件程序控制流程图。实验证明基于MRAS的永磁同步电机无位置传感器控制系统能够准确的获取转速及转子位置。