基于MRAS和SVPWM的无速度传感器永磁同步电动机控制研究.pdf

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1、《电气自动化}2010年第32卷第1期一电气传动和自动控制ElectricDrive＆AutomaticContro1基于MRAS和SVPWM的无速度传感器永磁同步电动机控制研究六0H—esearC1nOfPMSMSensorlessControIBasedonMRASObserverandSVPWM上海电力学院(上海200090)梅柏杉程晓勇刘斌(ShanghaiUnersityofElectricPower，Shanghai200090，China)MeiBaishanChengXiaoyong

2、LiuBin蔚县空中草原风厂(河北075000)刘玉刚fYuxiangkongzhongcaoyuanWindfarm，Heibei075000)LiuYugang摘要：将模型参考自适应状态观测器和空间矢量脉宽凋制技术应用于永磁同步电机无速度传感器矢量控制中。根据永磁同步电机的数学模型，设计了一个模型参考自适应状态观测器用于估算电机转子速度，建立其自适应规律，并采用Popov理论对其稳定性进行了分析。系统采用空问矢量脉宽调制技术以减小转矩脉动，仿真结果表明，模型参考自适应状态观测器能够在较广速度范围

3、内追踪转子实际位置，实现对转子转速的观测，从而实现了永磁同步电机的无速度传感器磁场定向控制。关键词：模型参考自适应永磁同步电动机空间脉宽调制矢量控制Abstract：ThispaperimplementedtheMRASobserverandspace—vectorpulsewidthmodulationinthesensorlessvector-controlmethodofperma-nentmagnetsynchronousmotor(PMSM)．Anddesignedanobserverto

4、estimatetheinformationofrotorspeedaccordingthemathematicnmdelofPMSM．EstablishedtheadaptiveruleandanalysedthestabilityusingPopovprinciple．AdoptedtheSVPWMinthesystemtoreducethetorqueripple．TheemnlationresultshowedtheMRASobserverwasabletotracktherealspeed

5、ofrotorinawiderangeofspeedtorealizethesensorlessvectorfield—orientedcontrolofPMSM．Keyewords：MRASpermanentmagnetsynchronousmotorspacepulsewidthmodulationvectorcontrol【中图分类号】TM921[文献标识码】A【文章编号】1000—3886(2010)01—0010—031引言定子磁场，该磁场与永磁体励磁场相互作用产生电磁转矩。假设永磁同步电

6、机因其功率密度大，效率高的优点，在国防、工农PMSM磁路为线性，忽略铁心损耗，所有绕组产生的磁动势波和磁业生产和日常生活等方面获得越来越广泛的应用。由于无速度传场在空间都按正弦分布⋯。经过推导后可以得到PMSM在dq坐标感器不仅可以降低成本，还可以增强系统稳定性，所以无速度传感系下的数学模型如下：器永磁同步电机的矢量控制方法，也成为研究中的一个热点⋯。模=Ri+一峨型参考自适应(MRAS)是一种较常用的估算转子位置和速度的方定子绕组电压方程(1)+奶法。模型参考自适应辨识的主要思想是将含有待估计参数

7、的方程作为可调模型，将不含未知参数的方程作为参考模型，两个模型具奶=L,／+定子绕组磁链方程(2)有相同物理意义的：厶‘输出量。两个模型同时工作，并利用其输出量的差值根据合=(奶一)电磁转矩方程(3)=P(+(Ld一))适的自适应率来实时调节可凋模型的参数，以达到控制对象的输出跟踪参考模型的目的121。根据稳定性原理得到速度估计自适应运动方程为上．p∞，：一n(4)兀公式，系统和速度的渐进收敛性由Popov的超稳定性来保证。矢量控制实际上是对电动机定子电压或电流矢量的相位和幅近年来，电机的空间矢量理

8、论被引入电机控制系统中，形成了值同时进行控制。对于贴面式PMSM，=厶。一般，为了简化控空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)。其原理就是利用逆变器各桥臂制策略，采用i=0，将此式代入电磁转矩方程式(3)，可得电磁转开关控制信号的不同组合，使逆变器的输出空间电压的矢量运行矩方程为：=p,f*fi(5)轨迹尽可能接近圆形I。SVPWM能够明显地减小逆变器输出电压即电磁转矩只和q轴的电流i有关，所以在贴面式永磁同步的谐波成分，降低转矩脉动，而且有较高的电压利用率，更易于数电机