基于pmsm矢量控制调速系统的稳定域求解和转速响应提高研究

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1、中图分类号：TM351论文编号：102870315-S100学科分类号：080804硕士学位论文基于PMSM矢量控制调速系统的稳定域求解和转速响应提高研究研究生姓名孙露学科、专业电力电子与电力传动研究方向永磁同步电机调速系统指导教师王晓琳教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一五年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonstabilityregionsandspeedresp

2、onseimprovementbasedonPMSMspeed-regulationsystemundervectorcontrolAThesisinElectricalEngineeringbySunLuAdvisedbyProf.WangXiaolinSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary，2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的

3、地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要永磁同步电机矢量控制系统应用广泛，设计高性能交流调速系统时需要综合考虑控制系统的稳定性、动态特性和静态特性三方面的要求。本文从系统的稳定性和动态特性两个角度进行分析，求解系统双环PI控制器的稳定域，并且提出

4、基于改进型最小时间控制器代替转速环传统的PI控制器，改善系统转速的动态响应和加强抗负载扰动能力。首先，建立系统频域和离散z域数学模型求解稳定域，求解并优化转速环和电流环PI控制器参数稳定域以及采样周期取值范围，完成控制器参数设计。本文基于PMSM复矢量模型，定量分析dq轴交叉耦合电压对系统稳定性的影响，并通过系统零极点的位置验证电压前馈解耦法的正确性。为提高转速静态快速性，利用“零极点对消”准则和增加“中频段带宽”等措施进一步优化稳定域，并设计合理的控制器参数。仿真验证稳定域正确性，为调速系统安全稳定运行提供了可借鉴的理论依据。其次，本文提出改

5、进型最小时间控制器用于系统转速环，详细介绍了改进型最小时间控制器的原理和设计，主要包括非线性函数控制器和降阶负载观测器两部分。理论和仿真分析表明，在转速给定突变和负载突变场合，与传统的PI控制器相比，转速环采用改进型控制器有效地减小了转速环的响应时间、增强了抗负载扰动能力且转速无超调。最后，本文以一台1.5kW永磁同步电机为样机进行实验验证。实验表明系统稳定域、PI参数和采样周期设计的合理。PI参数取值会影响系统动态性能，与PI控制相比，改进型最小时间控制器设计简单，且系统动态性能好。通过降阶负载观测器在反馈环节进行转矩电流补偿，系统抗负载扰动

6、性能提高。实验验证了改进型最小时间控制的可行性和优势。关键词：PMSM，稳定域，稳定性，PI控制器，最小时间控制，SVPWMI基于PMSM矢量控制调速系统的稳定域求解和转速响应提高研究AbstractThevectorcontrolsystembasedonPMSMiswidelyused.Acomprehensiveconsiderationofstability,dynamicandstaticcharacteristicsisnecessarywhendesigningahighperformanceACspeed-regulations

7、ystem.Inthisarticle,stabilityanddynamicperformancearefocusedandstableregionsofPIcontrollersareshown.Besides,aimprovedtime-minimumcontroller,whichimprovesthespeeddynamicresponseandstrengthenssystemanti-loaddisturbanceability,isputforwardinsteadoftraditionalPIcontrollerinthesp

8、eedloop.Firstly,thispaperaimstogetstableregionsofPIparametersandsamplingtim