自抗擾控制技術在永磁同步電機調速系統(tǒng)中的應用.pdf

1、近年來，永磁同步電機以其高功率密度、結構簡單以及高可靠性等優(yōu)點，在交流調速領域得到了廣泛的應用。對于永磁同步電機調速系統(tǒng)，有兩方面內容值得研究:無傳感器控制技術和控制算法。針對無傳感器控制技術，本文利用自抗擾控制技術中的擴張狀態(tài)觀測器對反電動勢進行估計，并從中解算出轉子位置和轉速信息，為永磁同步電機提供了一種新的轉速估計算法;針對控制算法，本文利用自抗擾控制器對模型不確定性和擾動魯棒性極強的特點，為永磁同步電機設計了四種自抗擾控制算法，

2、提高了調速系統(tǒng)的魯棒性。
　　首先，為了后文進行無傳感器控制和控制算法的研究，本文介紹了永磁同步電機在三類坐標系（分別是ABC自然坐標系、α-β靜止坐標系和d-q同步旋轉坐標系）下的數(shù)學模型，分析了id=0矢量控制的基本原理和框架結構，闡述了自抗擾控制技術的組成和實現(xiàn)細節(jié)。
　　其次，針對永磁同步電機無傳感器控制，本文設計了基于擴張狀態(tài)觀測器的轉子位置和轉速估計算法，并與常用的滑模觀測器法進行了對比。將永磁同步電機α-β靜止

3、坐標系下的電流方程作為參考，將其中的反電動勢項擴張成為一個新的狀態(tài)，利用擴張狀態(tài)觀測器對其進行實時估計，然后設計了鎖相環(huán)系統(tǒng)，從估計得到的反電動勢中解算出轉子位置和轉速信息。仿真結果表明，相比于滑模觀測器，擴張狀態(tài)觀測器對反電動勢、轉子位置和轉速均具有更好的估計效果和更高的估計精度，可以為永磁同步電機的無傳感器控制提供支持。
　　再者，針對傳統(tǒng)PI調節(jié)器難以滿足永磁同步電機高穩(wěn)態(tài)控制精度和對負載變化的強魯棒性的需求，本文設計了四種

4、自抗擾控制器。針對矢量控制轉速環(huán)，設計轉速環(huán)自抗擾控制器取代PI轉速調節(jié)器，為了進一步提高自抗擾控制器的魯棒性，引入了卡爾曼觀測器，設計了基于卡爾曼觀測器的自抗擾控制器。針對矢量控制電流環(huán)，設計電流環(huán)自抗擾控制器取代PI電流調節(jié)器，使得電流環(huán)能更加誰確快速地對指令電流進行跟隨。將轉速環(huán)和電流環(huán)合二為一，設計了二階自抗擾控制器。仿真結果表明，相比于傳統(tǒng)的PI調節(jié)器，使用自抗擾控制器的調速系統(tǒng)具有更高的控制精度和對負載變化更強的魯棒性。