永磁同步伺服系统抑制转速波动的研究与实现.pdf

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1、《电气自动化}2012年第34卷第1期电气传动和自动控常IElectricDrive＆AutomaticContro永磁同步伺服系统抑制转速波动的研究与实现于乐华刘玫李凤鸣(1．山东大学控制科学与工程学院，山东济南250061；2．山东凯文科技职业学院信息学院，山东济南250200)摘要：在分析了永磁同步电机的数学模型及永磁同步伺服系统的电流环和速度环的基础上，设计了负载转矩观测器，对定子电流进行了补偿以抑制由负载转矩突变造成的转速波动。在MATLAB／Simulink环境下构建了永磁同步电机控制系统的仿真模型并进行实验。结果表明永磁同步伺服系统

2、经补偿后转速特性得到了明显提高，有效的抑制了转速的波动。关键词：永磁同步伺服系统；转矩负载观测器；转速波动抑制；负载转矩突变；定子电流补偿[中图分类号]TP29[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2012)01—0019一o3ResearchandImplementationofSuppressingSpeedRipplesOfPermanentMagnetSynchronousServoSystemYuLehuaLiuMeiLiFengming(1．SchoolofControlScienceandEngineering，Shand

3、ongUnive~ity，finanShandong250061，China；2．SchoolofInformation，ShandongKaiwenCollegeofScienceandTechnology，JinanShandong250200，China)Abstract：ThemathematicalmodelofthePMSM。andthecurrentloopandspeedloopofthepermanentmagnetsynchronousservesystemwerediscussed．Then。theloadtorqueobs

4、erverwasdesigned．Thestatorcurrentcompensationisusedtorestrainthespeedfluctuationcausedbyabruptshiftinloadtorque．ThesimulationmodelofthePMSMcontrolsystemwasbuiltinMATLAB／Simulink。andsomesimulationexperimentswereconducted．Thesimulationresultsshowthatthespeedcharacteristicimprov

5、esobviouslyofthepermanentmagnetsynchronousservosystemafterthecompensationofthestatorcurrent，andthespeedfluctuationissuppressedefectively．Keywords：Permanentmagnetsynchronousservosystem；Loadtorqueobserver；Suppressionofspeedfluctuation；Abruptshiftinloadtorque；Statorcurrentcompen

6、sationO引言系F的q轴、d轴电抗。正弦波表面式永磁同步电机，转子是隐极式的，其d轴和q永磁同步伺服系统运行时突加一负载转矩，电机的转速会下轴同步电抗几乎相等，L=L，则式(1)可进一步简化为：降。在伺服系统中，负载转矩的突变是经常出现的，由此产生的转速变化会对伺服系统的性能存在不良影响。对于高性能的交=昔(2)流伺服系统，就要求当外部出现大的扰动时伺服系统要能够保持2)机械运动方程：良好的响应性能，具有一定的抗干扰特性。因此，有必要对负载转矩进行观测并对电机定子电流进行补偿，达到抑制转速波动的一=t，+Bn(3)目的。公式(3)中，力为机械

7、转速，为机械负载转矩，．，为转动惯1永磁同步电机数学模型分析及负载转矩观测量，日为粘滞摩擦系数。根据永磁同步电机数学模型的分析，定义为机械负载转原理矩与阻尼转矩加之和，即：为简化永磁同步电机数学模型的分析，忽略影响较小的参TF=+舶(4)数，并作如下假设⋯：由公式(3)、(4)可得：(1)忽略铁心饱和；(2)不计涡流和磁滞损耗；=一．，(5)(3)转子上没有阻尼绕组，永磁体也没有阻尼作用；又因为：(4)反电动势是正弦的。1)坐标系下的电磁转矩方程：．，dt=-，d=t0=—，anAn知[+(—f)ifi](1)(3O／=955dt=955一At(

8、6)1=r)dz．．公式(1)中，P为电机极对数，为转子永磁体磁链，i为三相定公式(6)中，n为转子转速，单位为r／min，At为速度采