【摘 要】
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近年来,永磁同步电机（PMSM）广泛应用于航空航天、军工舰船以及装备制造行业。业界对电机控制系统的要求越来越倾向于响应速度、功率密度以及可靠性的提高。这使得传统的三相电机往往无法满足应用需求,而多相电机因为相数更多的原因,具有低压可实现大功率输出、转矩波动更小以及容错控制能力更强等优点,越来越受到广泛关注。在传统矢量控制中,由于PI控制下的电流环存在延迟,会降低系统的动态响应。另外,使用机械位置传
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近年来,永磁同步电机（PMSM）广泛应用于航空航天、军工舰船以及装备制造行业。业界对电机控制系统的要求越来越倾向于响应速度、功率密度以及可靠性的提高。这使得传统的三相电机往往无法满足应用需求,而多相电机因为相数更多的原因,具有低压可实现大功率输出、转矩波动更小以及容错控制能力更强等优点,越来越受到广泛关注。在传统矢量控制中,由于PI控制下的电流环存在延迟,会降低系统的动态响应。另外,使用机械位置传感器获取转子位置信号,增加了系统体积和故障点。为此,本文提出一种加入延迟补偿的无差拍电流预测控制算法替代传统PI控制,并提出一种新型滑模观测器来估算转子位置。本文主要研究内容如下:本文首先建立静止坐标系下双三相PMSM数学模型,推导出双三相PMSM的双dq变换和矢量空间解耦（VSD）变换矩阵。同时,分析了多相电机的最大四矢量和二矢量调制算法原理,并对基于di=0的矢量控制策略进行了介绍。针对电流环中PI控制存在延迟原因及影响进行分析,提出一种加入延迟补偿的无差拍电流控制算法。该方法通过对电压、电流进行多步预测,对电流环中存在的延迟进行补偿。对双三相PMSM的无位置检测技术进行了深入研究,针对传统滑模观测器存在的相位延迟及抖振问题,提出了一种新型滑模观测器算法。该观测器由非线性扩张观测器和改进滑模观测器组成,利用非线性扩张观测器对反电势进行观测,根据所观测的反电势差构建滑模面,以此设计滑模观测器观测转子位置。搭建了MATLAB/Simulink仿真进行了仿真验证,结果表明改进无差拍算法对系统的动态性能有较大提升;新型无位置检测算法具有较强的鲁棒性,可以显著提高系统的动态响应及抗扰动性能;完成了系统设计,搭建实验平台并进行了实验研究,结果验证了本文所提算法的正确性和可行性。
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