基于模型参考自适应的永磁同步电机MTPA控制技术研究

来源 :冶金自动化研究设计院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:guosl1987
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当今,由于资源紧缺以及环境保护的需要,并且基于全国两会的“双碳”目标,节能减排已经成为一个越来越重要的是时代主题,而电机的运转又是能源消耗的一个大户,如何提高电机的效率以降低能耗是我们需要关注的一个问题。而随着电机技术的发展,内置式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)由于在功率密度、重量体积、调速范围等方面具备很多优势,被广泛地应用于各种行业中。由于IPMSM转子磁路并不对称,其具有凸极效应,可根据最大转矩电流比(Maximum Torque per Ampere,MTPA)控制充分利用磁阻转矩,从而改善电机的转矩输出能力和系统整体效能。而电机参数在电机运行过程中有可能发生改变,本文针对IPMSM的MTPA控制算法以及对电机参数的精确辨识展开研究。首先阐述了永磁同步电机的基本构造原理和数学模型,然后又分别对采用高频注入法和解析公式法的MTPA控制策略展开了深入研究。高频注入法是指通过在系统中加入一种高频的辅助信号,接着利用检测并分解其响应信号来得到MTPA的控制矢量角,进而确定输出的交、直轴电流的大小。高频信号注入法结构比较复杂,并且采用高频信号注入法得到的控制矢量角存在误差,而结构相对简单的基于解析公式法实现的MTPA控制策略,容易受到自身或外界条件发生变化的影响,致使电机参数发生变化,降低控制精度。本文针对这个问题结合模型参考自适应控制(Model Reference Adaptive Control,MRAC)对IPMSM的交、直轴电感和永磁体磁链实现了准确辨识,从而大大提高了整个系统的输出效率。本文在MATLAB/Simulink搭建了基于解析公式法MTPA控制的IPMSM系统以及基于参数辨识的永磁同步电机MTPA控制系统,并将结果进行了对比分析研究。最后在以TMS320F28335为主控芯片的控制系统平台上进行了实验验证,进一步证明了MRAC对提高MTPA控制在内置式永磁同步电机系统中的性能具有可行性。
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