基于MRAS的永磁同步电机无传感器矢量控制系统的研究

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1、硕士学位论文基于MRAS的永磁同步电机无传感器矢量控制系统的研究作者姓名王孟学科专业电机与电器指导教师尹华杰教授所在学院电力学院论文提交日期2018年4月ResearchonSensorlessVectorControlSystemforPermanentMagnetSynchronousMotorBasedonMRASADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangMengSupervisor：Prof.YinHuajieSout

2、hChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TM351学校代号：10561学号：201520110785华南理工大学硕士学位论文基于MRAS的永磁同步电机无传感器矢量控制系统的研究作者姓名：王孟指导教师姓名、职称：尹华杰教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：电机与电器研究方向：永磁同步电机的智能控制论文提交日期：2018年4月20日论文答辩日期：2018年6月3日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：蔡延光委员：杨

3、向宇、程小华、尹华杰、赵世伟摘要随着我国经济的发展，能源紧张问题日益严重，国家对节能越来越重视。永磁同步电机以其体积小、功率密度高、效率高、结构简单的优点，得到国内外研究人员的广泛重视，被应用在机器人、电动汽车、航空航天等领域。无位置传感器的永磁同步电机控制技术由于省去了传感器，具有成本更低，体积更小的优点，成为了电机控制领域的热门研究方向之一。因此，本文研究了基于模型参考自适应的永磁同步电机无位置传感器控制技术。本文所做的研究工作主要有以下几点：（1）分析了永磁同步电机的结构和工作原理，推导出

4、了永磁同步电机的数学模型。采用id=0的控制策略，搭建了永磁同步电机的矢量控制系统，为无传感器控制技术提供理论基础。详细论述空间矢量脉宽调制（SVPWM）的原理及其实现方法，在MATLAB/Simulink环境中搭建了基于SVPWM的永磁同步电机矢量控制系统的仿真模型，分析仿真结果，验证了设计方案的可行性。（2）介绍了模型参考自适应系统（MRAS）和Popov超稳定性原理，在理论上推导了基于模型参考自适应的永磁同步电机矢量控制算法的原理。针对上述无传感器控制系统中存在的不足之处，进行了改进。在算

5、法的简化上，将id=0应用于模型参考自适应的观测器中，使观测器只利用了估算的交轴电流和实际电流之差作为误差信号，简化了算法的结构，仿真结果表明了该方案具有良好的动、静态性能。在系统性能改善上，将模型预测控制与模型参考自适应观测器结合，提出一种新的模型预测MRAS观测器，实现了全速范围的性能最佳，减小了转子位置的相位延迟，转速波形也更加平滑。（3）在理论研究的基础上，搭建了永磁同步电机控制系统的实验平台，完成了软件和硬件的联合调试。进行了永磁同步电机矢量控制系统运行的实验和基于无位置传感器的永磁同

6、步电机矢量控制系统的实验，验证了算法的可行性和系统的有效性。关键词：永磁同步电机；无传感器控制；模型参考自适应系统；模型预测控制IABSTRACTWiththedevelopmentoftheeconomy,theproblemofenergyshortageisbecomingin-creasinglyserious,andthecountrypaysmoreandmoreattentiontoenergysaving.PermanentMagnetSynchronousMotor(PMSM)

7、hasattractedextensiveattentionfromresearchersbothathomeandabroadduetoitsadvantagesofsmallvolume,highpowerdensity,highefficien-cyandsimplestructure.Ithasbeenwidelyappliedinrobotics,electricvehicles,aerospaceandotherfields.Sensorlesscontroltechnologyof

8、PMSMhastheoutstandingcharactristicsoflowercostandsmallvolumebyeliminatingtheequipmentofrotorpositiondetection.Nowa-daysithasbeenahotresearchdirectioninthefieldofmotorcontrol.Inthecontext,there-searchonsensorlessvectorcontrolsystemforPMSMbasedonmodelr