基于扰动观测的永磁同步电机电流预测控制研究

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1、硕士学位论文基于扰动观测的永磁同步电机电流预测控制研究THEPREDICTIVECURRENTCONTROLOFPMSMBASEDONDISTURBANCEOBSERVATION刘博哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM351学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文基于扰动观测的永磁同步电机电流预测控制研究硕士研究生：刘博导师：陈宏钧教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程系答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classif

2、iedIndex:TM351U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHEPREDICTIVECURRENTCONTROLOFPMSMBASEDONDISTURBANCEOBSERVATIONCandidate：LiuBoSupervisor：Prof.ChenHongjunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAf

3、filiation：Dept.ofElectricalEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要在交流传动伺服系统中，永磁同步电机的诸多优点使其成为高精度工业控制场合首选电机及近年来研究的重点。由于电流环决定了交流伺服系统的暂态和稳态性能，因此具有优良暂态性能的电流预测控制成为了伺服系统的研究热点。永磁同步电机的电流预测控制

4、在具有优良动态性能的同时，具有控制精度依赖准确参数模型和控制开环存在稳态电流误差的缺点。本文首先基于永磁同步电机的电压方程及逆变器的数学模型，简单阐述PWM预测控制原理。通过理论分析推导出PWM预测控制的稳定条件，并指出控制器采用的电机参数与电机真实值的偏差是造成稳态电流误差的原因。仿真显示PWM预测控制中电感偏差、电阻偏差和永磁体磁链偏差均会导致电流静差，而且电感偏差会导致电流振荡，从而验证了理论分析的正确性。针对PWM预测控制中参数偏差造成的电流震荡及电流静差的缺陷，本文构建两种不同的状态观

5、测器来观测伺服系统中的参数误差及参数扰动。首先，构建了较为常用的伦伯格观测器来观测系统扰动，并通过极点配置分析了观测器的稳定性。然后，构建了在具有参数扰动、外部扰动和传感器噪声的系统中拥有优良性能的扩张状态观测器来观测系统扰动，并推导出观测器的稳定条件。最后，比较了两种扰动观测器的优缺点。扰动观测器的提出使得基于扰动观测并补偿的永磁同步电机电流预测控制成为了可能。根据两种扰动观测器对系统扰动定义的不同，本文构建了两种不同的基于扰动观测的电流预测控制算法，即基于伦伯格扰动观测的电流预测控制和基于E

6、SO扰动观测的电流预测控制。本文理论分析了所提出算法的稳定性，证明了算法的鲁棒性得以提高，并通过仿真验证了两种算法均能快速观测出系统扰动。系统扰动的实时补偿避免了参数偏差及参数扰动造成的稳态电流误差。最后，总结并比较了两种基于扰动观测的电流预测控制算法的各自特点。最后，介绍了DSP的永磁同步电机实验平台，并对两种基于扰动观测的电流预测控制分别进行了实物实验。仿真分析和实验结果，验证了本文算法的有效性。关键词：永磁同步电机；电流预测控制；伦伯格观测器；扩张状态观测器；鲁棒性-I-哈尔滨工业大学工学

7、硕士学位论文AbstractInACdriveservosystem,theadvantagesofpermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)makeitbecomethefirstchoiceofindustrialcontroloccasionswithhighprecisionandresearchfocusinrecentyears.Sincethecurrentloopdeterminesthetransientandsteady-stateperfor

8、manceofACservosystem,PMSMpredictivecurrentcontrolowinganexcellenttransientperformancehasbecomearesearchhotspot.Butitsdisadvantagesareobviousatthesametime,includingdependenceofaprecisivemotormodelandstaticcurrenterrorcausedbyopen-loopcontrol.Firstly,t