基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机自适应转速控制研究
近年来，永磁同步电机(Parameter Magnet Synchronous Motor, PMSM)以其结构简单、动态性能好、安全可靠等优点被广泛应用于船舶电力推进、航空航天、伺服驱动等重要领域。因此，对于PMSM无传感器转速控制方法进行研究具有很高的学术和应用价值。 首先，在分析和建立PMSM数学模型的基础上，对PMSM无传感器转速控制的多种控制方法进行比较研究。根据PMSM矢量控制的原理，通过坐标变换和电压空间矢量技术建立了PMSM矢量控制模型，通过仿真分析验证了其有效性。 其次，利用PMSM矢量控制方法，提出基于扩展卡尔曼滤波(Extend KalmanFilter, EKF)理论的PMSM转速与位置估计算法，从而实现基于EKF的PMSM无速度传感器控制。具体地，基于EKF估计算法，以αβ坐标系下的定子电流为观测量，实现对PMSM的转速预测和控制。并且，针对不同转速及多种负载状态，进行大量仿真研究和分析，结果验证了所提出方法的有效性及优越性。 进而，基于模型参考自适应控制(Model Reference Adaptive Control，MRAC)方法，设计转动惯量观测器及PMSM转速自适应控制器。具体地，以PMSM数学模型作为参考模型，转速控制系统作为可调模型，实时在线观测PMSM转动惯量，并将观测获得的转动惯量作为输入应用于PMSM转速控制器设计中，从而实现高精度的PMSM转速控制。 最后，为克服传统PID控制器参数不能随PMSM转动惯量进行自整定，造成控制效果不理想的问题，本文提出一种改进的积分比例(Integral Proportion，IP)控制器，即在PI控制器的基础上将比例控制项置于反馈通道中，并且根据PMSM模型的运动方程得到转速控制器参数与转动惯量的解析关系，进而采用基于MRAC的转动惯量观测器，实现PMSM转速控制器的参数自适应，从而得到基于MRAC转动惯量观测的PMSM转速IP控制策略。
永磁同步电机;扩展卡尔曼滤波;自适应转速控制;积分比例控制器;转动惯量观测器
大连海事大学
硕士
电力系统及其自动化
王宁
2016
中文
TM341
70
2016-08-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）