【摘 要】
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永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）具有运行稳定、体积小、功率密度高等众多优点,在电动汽车、工业制造等相关领域应用前景广阔。随着应用领域的逐渐拓宽,用于检测PMSM转子速度和位置信息的机械传感器受到诸多限制,很难在高温及恶劣环境下使用。为此,本文以表贴式PMSM为研究对象,对无速度传感器检测技术及其高性能控制方法进行研究。首先,建立PMSM
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永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）具有运行稳定、体积小、功率密度高等众多优点,在电动汽车、工业制造等相关领域应用前景广阔。随着应用领域的逐渐拓宽,用于检测PMSM转子速度和位置信息的机械传感器受到诸多限制,很难在高温及恶劣环境下使用。为此,本文以表贴式PMSM为研究对象,对无速度传感器检测技术及其高性能控制方法进行研究。首先,建立PMSM在旋转坐标系下的数学模型,在此基础上将模型参考自适应系统（Model Reference Adaptive System,MRAS）应用于电机的无传感器估算策略中。针对传统MRAS观测器鲁棒性较差、转速及位置估计与实际值存在固有误差的问题,将超扭曲滑模算法引入MRAS的自适应机构中,用于改善观测器的鲁棒性并减少固有转速误差;进一步将超扭曲滑模算法中的开关函数用饱和函数替代,并在其积分项中引入自适应系数,有效抑制了滑模算法的抖振现象。通过仿真分析,验证了改进MRAS观测器的优越性。其次,针对无传感器情况下速度控制系统的动态性能和鲁棒性能较差的问题,提出一种改进型趋近律滑模控制方法。该方法重构了幂次趋近律的幂次项指数部分,并将其与指数趋近律结合,使得系统在趋近阶段的速度加快,进一步提高系统的动态性能;且在滑动阶段速度放慢,更有益于减弱抖振。在以速度误差为状态量所构建的状态方程基础上,对PMSM转速环控制器进行重新设计,搭建仿真系统模型,验证了改进型滑模控制器的优越性。最后,为了验证所研究方法的有效性,搭建以TMS320F28335为控制核心的PMSM实验平台,设计硬件电路,编写控制方法程序。在2.1 k W电机上对本文所研究的无速度传感器控制方法进行测试,实验结果表明该无传感器控制方法具有较高精度的速度估计、良好的动态响应及较强的鲁棒性,进一步验证了理论分析及仿真的正确性。
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