基于滑模观测器的无传感PMSM驱动控制系统的研究.pdf

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1、第24卷第6期2011年11月机电产品开笈与剀新Development＆InnovationofMachinery&ElectricalProductsV01．24，No．6Nov．，2011文章编号：1002-6673(201I)06_12l棚基于滑模观测器的无传感PMSM驱动控制系统的研究李超，宋蛰存(东北林业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150040)摘要：为了研发一种可以取代传统有位置传感器的无传感器PMSM驱动控制系统。在分析滑模变结构控制理论(SMC)及永磁同步电机(PMSM)数学模型的基础上，建立起基于滑模观测器(SMO)的无传感PMSM矢量控制系统的数学模

2、型。并搭建了采用h=0矢量控制策略的无传感PMSM矢量控制系统的仿真模型并进行仿真研究。结果表明，应用滑模观测器法可以准确估算出电机转子的位置，并能对电机电流和转速进行快速的跟踪．进而验证了滑模观测器应用在无传感PMSM驱动控制系统中的可行性与正确性。关键词：永磁同步电机；滑模变结构控制；滑模观测器；矢量控制中图分类号：TM936文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1002—6673．2011．06．049ResearchofSensorlessPermanentMagnetSynchronousMotorDrivingandControlSystemBa

3、sedonSlidingModeObserverLIChao，SONGZhe-Cun(MechanicalandElectricalEngineeringlmtitoteofNortheastForestryUniversity，HarbinHeilongjiang150040，China)Abstract：InordertodevelopaseusorlessPMSMdrivingandcontrolsystemtoreplacethetraditionalpositionsensor，onesemorlessPMSMVectorcontrolsystemmathema

4、ticalmodelbasedonslidingmodeobserver(SMO)hasbeenestablishedby缸d灿gthetheoryofslidingmodecontrol(SMC)andthemathematicalmodelofpermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)，andhasbuiltthesensorlessPMSMVeCtOrcontrolsystemsimulationmodelwhichadoptedid=0vectorcontrolstrategyandanalyzedthesimulationresu

5、lts．Theresultsshowthattheslidemodeobservermethodcanesmnaterotorpositionaccurately。itcantracethecurrentandtorquerapidly，thecorrectoes$andfeasibilityofSMOtheoryareverifiedwhichappliedonPMSMdriveandcontrolsystem．Keyword：PMSM；SMC；SMO；vectorcontrol0引言永磁同步电机(PMSM)是一种采用稀土永磁体代替励磁绕组产生励磁磁场的同步电机，因其具

6、有结构简单、体积小、重量轻、便于维护等优点以及高效率、高功率密度、调速性能好等优良的特性而被广泛应用到工业及民用领域。PMSM作为一种自控变频式交流电机，在采取矢量控制策略时需要实时准确地获取转子位置信息。从而完成矢量控制的坐标变换，实现对电机的磁链和转矩解耦控制的目的。使PMSM获得良好的调速性能。传统检测转子磁极位置的方法是采用直接法，如采用旋转变压器、光电码盘或者感应同步器等机械传感器收稿日期：2011—09—01作者简介：李超(1987-)，在读硕士研究生。主要从事控制理论与控制工程方向的研究；宋蛰存(19S6-)，男，工学博士，教授。主要从事信息检测与处理技术方

7、面的研究。l进行位置检测，采用以上方法进行位置检测时会存在诸多弊端，如增加电机的成本与尺寸、提高转子的转动惯I量、加大系统的维护量以及对电机的使用环境有所限制等。因此，研究一种无需位置传感器的PMSM驱动控制I系统便成为当今电机控制领域的一个热门研究方向。滑模变结构控制(SMC)本质上是一种特殊的非线性!控制，具有响应速度快、对系统参数变化及扰动不敏感、无需系统在线辨识以及算法简单、较易于工程实现等优点。本文根据PMSM这一多变量、强耦合的非线性系统的数学模型，并结合滑模变结构控制的基本原理，建立起滑模电流观测器的数学模型，完