永磁同步电机直接转矩控制及非线性解耦的研究

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1、南京航空航天大学博士学位论文永磁同步电机直接转矩控制及非线性解耦的研究姓名：刘贤兴申请学位级别：博士专业：电力电子与电力传动指导教师：胡育文20070301南京航空航天大学博士学位论文摘要直接转矩控制（DirectTorqueControl,简称DTC）是继矢量控制技术之后发展起来的又一种新型高性能的交流调速技术。但永磁同步电机是一个多变量、非线性、强耦合系统，其传统的直接转矩控制系统通过转矩和磁链滞环来解耦，存在转矩脉动大，低速性能不理想等缺点。因此，本文以永磁同步电机直接转矩控制系统为基础，重点研究永磁同步电机的非线性解

2、耦控制，为高性能的永磁同步电机控制提供新的方法。论文的主要研究工作及取得的研究成果如下：1、从空间电压矢量出发，推导了不同坐标系下的永磁同步电机数学模型，并建立永磁同步电机直接转矩控制系统和永磁同步电机SVM-DTC系统，并进行仿真与实验研究。2、针对永磁同步电机直接转矩控制系统存在低速转矩脉动和PI调节器对系统参数摄动的鲁棒性不强等缺点，本文提出了一种新颖的改进策略，用指数滑模变结构控制器来替换PI速度调节器，并构建永磁同步电机指数滑模变结构直接转矩控制系统，在保留传统DTC动态性能的情况下，提高了电机的低速性能，减小了转

3、矩脉动和电磁噪声。3、运用滑模变结构控制理论，提出基于转速、磁链、转矩三滑模变结构控制器的永磁同步电机SVM-DTC系统，仿真和实验结果验证了该策略的可行性。4、针对永磁同步电机多变量、强耦合、非线性的特点，本文运用精确线性化理论来进行永磁同步电机速度和电流的解耦，并把滑模变结构控制理论引入到永磁同步电机精确线性化控制系统中，建立基于滑模变结构的电流控制器的PMSMSVM-DTC，并提出基于ψ−ω模型的永磁同步电机精确线性化控制，达sr到永磁同步电机的非线性解耦控制的目的。仿真和实验结果表明，该控制策略具有理想的动态性能和良

4、好的鲁棒性。5、采用逆系统方法对永磁同步电机进行线性化处理，并针对线性化处理后复合成的永磁同步电机伪线性系统进行闭环线性控制器的设计，并通过训练好的神经网络逆系统代替解析逆系统对原系统进行解耦，达到永磁同步电机非线性解耦控制的目的。为永磁同步电机非线性解耦控制提供了一种新的方法。6、采用高性能的TMS320F2812DSP来构建永磁同步电机直接转矩控制数字控制实验研究通用平台。通过软件的编程，可以方便地进行直接转矩控制、SVM-DTC、滑模变结构、非线性解耦等控制。关键词:永磁同步电机，直接转矩控制，SVM，精确线性化，滑模

5、变结构，逆系统，神经网络逆，DSP，解耦控制。i永磁同步电机直接转矩控制及非线性解耦的研究ABSTRACTDirecttorquecontrol(DTC)isahighperformanceACdrivingsystemaftervectorcontroltechnique.However,thepermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)isamulti-variable,nonlinear,stronglycouplingsystem.Thetraditionaldirecttorqueco

6、ntrolofpermanentmagnetsynchronousmotordecoupledthroughthefluxandtorquehysteresisandhassomeshortcomingssuchascurrentandtorqueripple,especiallyatlowspeed.Therefore,inthisthesistheauthormadeastudyofnonlineardecouplingcontrolbasedonthedirecttorquecontrolofpermanentmagn

7、etsynchronousmotor.Thismethodprovidesanewapproachfornonlineardecouplingcontrolofpermanentmagnetsynchronousmotor.Maincontentsandprogressesinthisdissertationareasfollows:1.Atthebaseofthespacevector,themathematicmodelsondifferentcoordinatearederive,thedirecttorquecont

8、rolsystemandthedirecttorquecontrolsystemusingspacevectormodulationareestablishedforpermanentmagnetsynchronousmotor.Meanwhile,thesimulationandexpe