永磁同步电机周期性转矩_转速脉动抑制技术研究

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1、硕士学位论文永磁同步电机周期性转矩/转速脉动抑制技术研究PMSMPeriodicTorque/SpeedRippleReductionStrategy刘子锐哈尔滨工业大学2018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永磁同步电机周期性转矩/转速脉动抑制技术研究硕士研究生：刘子锐导师：杨明教授申请学位：工程硕士学科：电力电子与电力传动所在单位：答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM351U.D.C:621.3DissertationfortheMast

2、erDegreeinEngineeringPMSMPeriodicTorque/SpeedRippleReductionStrategyCandidate：LiuZiruiSupervisor：Prof.YangMingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerElectronicsandElectricalDrivesAffiliation：Dept.ofElectricalEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Inst

3、itution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要交流伺服系统以其优越的性能广泛地应用于工业及运动控制领域。常见的伺服系统中，广泛存在着由电流传感器缩放误差、逆变器非线性因素、测速延迟较大等非理想因素造成的转矩/转速周期性波动。这些周期性谐波会严重恶化伺服系统性能，同时对于机电系统故障检测、负载转矩观测、转动惯量辨识等功能，若脉动转速较大，这些功能会受到严重影响。所以抑制机电系统周期性转矩/转速波动具有重大的现实意义及影响。本文首先针对造成转矩/转速脉动的各次谐波成因建立数学模型。其次针对谐波成因在控制环路中的

4、不同位置，采取了相应抑制算法。本文主要采取了陷波滤波器法、比例积分谐振控制器法(Proportional-Integral-ResonantController,PIRC)，仿真与实验验证了抑制算法的有效性。实验结果表明多个PIRC并联使用时对脉动转速的抑制效果最为明显，但它存在高次谐波幅值升高的问题。针对同时使用多个PIRC后出现的高次谐波含量升高的问题，本文探究了其成因：测速精度较低。针对这一现象，本文采用卡尔曼滤波器(KalmanFilter,KF)来提升测速算法精度。卡尔曼滤波器在实际使用时具有两大难点：卡尔曼滤波器的参数矩阵难以选取、电机数学模型中的转动

5、惯量值难以精准获取。针对卡尔曼滤波器的参数难以选取的问题，本文推导并设计了自适应律，来使得参数自动调节，无需大量重复实验来选取参数。与此同时，针对转动惯量值难以精准获取问题，本文采用了递推最小二乘法来实时获取KF中所需要的转动惯量值，仿真与实验均验证了算法的有效性。最后在实验平台上对上述算法进行验证。陷波滤波器法的抑制效果较差，多个PIRC并联使用时抑制效果最为明显。针对多个PIRC并联使用时高次谐波含量升高的现象，采用自适应卡尔曼滤波器(AdaptiveKalmanFilter,AKF)后，这一现象得到了明显地抑制。关键词：谐振控制器；周期性转速脉动；转动惯量辨

6、识；自适应卡尔曼滤波器-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractACservosystemiswidelyusedinindustryandmotioncontrolfieldbecauseofitssuperiorperformance.Incommonservosystems,thereisawiderangeoftorque/speedfluctuationscausedbynon-idealfactorssuchascurrentsensorscalingerrors,inverternonlinearfactors,andlargespeedd

7、elays.Theseperiodicharmonicscanseriouslydegradetheperformanceoftheservosystem.Atthesametime,ifthespeederrorislarge,performanceofthealgorithmssuchasfaultdetection,loadtorqueobservation,andmomentofinertiaidentificationwillbeseriouslyaffected.Therefore,itisofgreatpracticalsignificancetos

8、uppre