永磁同步电机自适应内模控制器研制

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1、硕士学位论文永磁同步电机自适应内模控制器研制DEVELOPMENTOFADAPTIVEINTERNALMODELCURRENTCONTROLLERFORAPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSMOTORDIRVE周建伟哈尔滨工业大学2018年1月国内图书分类号：TM46学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文永磁同步电机自适应内模控制器研制硕士研究生周建伟导师和军平副教授申请学位工程硕士学科电气工程所在单位深圳研究生院答辩日期2017年12月授予学位

2、单位哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM46U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDEVELOPMENTOFADAPTIVEINTERNALMODELCURRENTCONTROLLERFORAPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSMOTORDRIVECandidate：ZhouJianweiSupervisor：Asso.Prof.HeJunpingAcademicDegreeAppliedfor：

3、MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要永磁同步电机系统广泛地应用于工业生产领域，随着我国航空航天、装备制造、电动汽车等领域的快速发展，对永磁同步电机控制系统的调速范围

4、、转矩脉动、电流环响应和工作效率等提出了更高的要求。本毕设以ARM控制器和FPGA为控制核心，采用在线自整定内模控制器，研制电流环响应快、适应性强的永磁同步电机控制系统。本文以提高伺服电流环性能为目标，主要进行了以下工作。提出一种改进的自整定内模控制器。在d-q旋转坐标系下，建立永磁同步电机数学模型，结合内模控制原理，得到永磁同步电机的电流环内模控制器结构。通过自回归最小二乘算法，结合永磁同步电机的定子电压方程，分阶段在线辨识得到永磁同步电机的定子电阻、电感和磁链等参数，用于内模控制器的在线整定

5、。根据永磁同步电机数学模型，分析了完全解耦的永磁同步电机电流环带宽和电流环延迟的关系。分析了常用的PWM占空比更新策略的电流环延迟，提出一种电流环采样和电流环计算同时进行的PWM更新策略，该策略易于在FPGA上实现，通过提高电流环计算和PWM更新的频率，可以有效地降低电流环延迟，提高电流环带宽。设计一种ARM处理器+FPGA协处理器架构的永磁同步电机控制系统。其中电流采样、电流环计算和SVPWM发波功能在FPGA中实现，将实现复杂、对计算速度要求不高算法在ARM芯片中实现。利用ARM处理器的US

6、B接口，编写上位机程序，实时监控系统状态。在Matlab仿真环境下，结合Modelsim软件，搭建了接近实验条件的混合仿真平台。同时搭建硬件平台，进行转速电流双闭环实验，验证控制方法的有效性。关键词：永磁同步电机；内模控制；PWM更新；电流环；FPGA-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractThecontrolsystemofaPermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)driveiswidelyusedintheindustrialfields,whi

7、chisoneofcorecomponentsofindustrialrobots,CNCmachineandotherautomationequipments.WiththerapiddevelopmentofChina'saerospaceindustry,equipmentmanufacturing,electricvehiclesandotherfields,thePMSMcontrolsystemwiththewiderspeedrange,littletorquerippleandf

8、astercurrentloopresponseandhighefficiencyisdemanded.ThePMSMcontrolsystemwithhighcurrentloopbandwidthandstrongadaptabilitythroughonlineself-tuninginternalmodelcontroll(IMC)isdesignedusingARMprocessorasthemaincontrollerandFPGAascoprocessor.Themainworki