永磁同步电机无速度传感器控制及参数辨识研究

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表面式永磁同步电机由于其结构简单、功率密度高、效率高等优势,被广泛应用于高性能伺服系统以及其他调速驱动工业场合中。在高性能的同步电机矢量控制系统中,转速和转子的位置反馈在整个闭环控制中是至关重要的。由于传统控制环节中的光电编码器、旋转变压器、测速发电机等机械式传感器的安装,给系统在体积、性能及成本上带来了诸多缺陷。近年来,无速度传感器在表面式永磁同步电机应用中取得了发展。  由于电机控制性能受温度和磁饱和等现象影响,电机参数的在线辨识则显得至关重要。尤其是无速度传感器技术在转速估计的过程中对电机的参数极为敏感,这直接影响到转速的正确估计,然而多参数同时辨识的参数间的耦合成为一个重点难题。此外,一般参数辨识研究中,都将表面式永磁同步电机永磁体产生的磁链视为恒定不变的常值,但是实际工作中受温度等环境的影响,永磁体磁链不再为常值。本文针对永磁体磁链和转速的同时估计辨识进行了研究和观测器的设计。  本文在采用id=0的矢量控制策略的基础上,针对由于永磁电机数学模型阶数低造成无法由一个估计器同时辨识转速和电机参数的问题,提出了一种基于MRAS无速度传感器的EKF磁链辨识的解决方法。该方法结合了EKF和MRAS辨识的优点,提出了基于MRAS无速度传感器系统的EKF观测器估计永磁体磁链的解决方法,与此同时进一步对MRAS算法做了简化,并与精确MRAS模型做了比较,分析讨论了两种模型对的优缺点及适用场合,并选取了相应的自适应PI参数。  最后,基于DSP TMS320LF2812搭建了硬件平台进行实验验证,Simulink仿真研究和实验结果验证了该方法的有效性和准确性,结果表明,简化的MRAS模型在实现上较为简单,而且其快速性和稳态精度皆较之于标准MRAS模型性能更优,但是其抗扰性能相对较差。故该方法适用于电机运行速度较高且动态要求高的场合。
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