基于滑模观测器永磁同步电机无位置传感器控制

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1、中文摘要永磁同步电机(PMSM)是一种性能优越、应用前景广阔的电机。永磁同步电机调速系统是以永磁同步电机为控制对象，采用变压变频技术对电机进行调速的控制系统。因其具有能耗低、可靠性高、控制精确等优点，在许多领域得到广泛的应用。然而，转子无阻尼绕组的PMSM的采用变频技术开环运行时，系统不太稳定，电机效率有所下降，转子温升高，易造成钕铁硼永磁体退磁，危及电机安全运行，有时甚至还会出现失步现象，系统无法运行。PMSM控制系统稳定运行控制都是建立在闭环控制基础之上的，因此如何获取转子位置和速度信号是整个系统中相当重要的一个环节。当前，在大多数调速驱动系统中，最常

2、用的方法是在转子轴上安装位置传感器。但这些传感器增加了系统的成本，降低了系统的可靠性和耐用性。因此，在一些特殊及控制精度要求不很高的场合，无传感器控制将会得到广泛的应用。它通过测量电动机的电流、电压等可测量的物理量，通过特定的观测器策略估算转子位置，提取永磁转子的位置和速度信息，完成闭环控制。本文以无位置传感器PMSM控制系统作为研究对象，介绍了永磁同步电机的结构及其数学模型，详细地阐述了空间矢量脉宽调制(SVPwM)技术的理论基础及其波形的产生机制，并对闭环控制策略进行了研究。鉴于数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407控制芯片出色的性能和丰富的

3、外设资源．使用该芯片设计了控制系统的硬件系统和软件系统，通过对整个控制系统的试验调试，实现了永磁同步电机的无位置传感器控制。本文借助于MATLAB建立了永磁同步电机的仿真数学模型，并根据空间矢量脉宽调制的工作原理，构建了永磁同步电机调速控制系统的仿真模型。系统采用叩定子静止坐标系下的数学模型，依据滑模变结构控制原理，对永磁电机的转予位置角只和转速她进行实时在线估算，不断修正估算位置晓，控制定子旋转磁场与转子磁场垂直并保持与转子同步旋转，实现电机的闭环调速运行。理论分析和仿真结果表明，所提出的永磁同步电机无传感器控制方法具有较强的鲁棒性和令人满意的性能。关键

4、词：永磁同步电机；无位置传感器；滑模变结构；数字信号处理器；空间矢量脉宽调制ABSTRACT’Ihepcnnanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)isasuperiority-performanceandwidely—usedmotor．ThePMSMspeedregulatorsystemadoptedVVVFstrategytocontrolthePMSM．Ithasmanymeritssuchaslow—dynamic．high．reliabilltyandprecise‘control，SOitiswidelyusedi

5、nmanyregions．However,whenthePMSMwhoserotorwithoutdampingwindingsoperatedinopenloop，thesystemisnotstable，theelectricefficiencydecreasedandtherotortemperatureincreased，theNFeBpermanentmagnetdemagnetized，sometimesthemotorlostsynchronism．thepositionandspeedprecisecontrolofPMSMsystembu

6、ildinthespeedclosed．100pcontrol，SOhowtoacquirerotorpositionandspeedsignalisamostimportantstrategyinthewholesystem．Atpresent，inmostlyregulationdrivesystems，themostlymethodistoinstallapositionsensorinmerotorshaft．Butthesensorsincreasethecostanddecreasethereliability．Inthesebackgroun

7、ds．therehasbeenanincreasedinterestindevelopingtechniquestoobtainthepositionandspeedinformationforthePMSM、vitlloutextemalpositionsensors．PositionsensorlesscontrolforPMSMswillbewidelyusedinsomespecialorlow-precisionsituation．WjCanmeasurethemeasurablephysicalquantitysuchasthreehasecu

8、rrent，voltageetctoestimatetheposi