永磁同步电机无速度传感器改进dtc研究

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1、第47卷第5期电力电子技术Vo1．47，No．52013年5月PowerElectronicsMav2013永磁同步电机无速度传感器改进DTC研究徐艳平，郭科，钟彦儒(1．西安理工大学，电气工程系，陕西西安710048；2．宁夏电力公司经济技术研究院，宁夏银川750011)摘要：在永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)系统中，速度传感器的安装带来了成本高、维护困难等问题，而磁链的准确观测对DTC系统性能具有重要意义。为实现系统的无速度传感器控制和准确的磁链观测，在基于空间矢量调制(SVM)的改进DTC策略基础上，采用

2、扩展卡尔曼滤波器(EKF)在线观测出PMSM的定子磁链和转速，不仅实现了系统的无速度传感器控制，而且实现了对定子磁链的准确观测。实验结果证明了该方法的可行性和有效性，系统具有优良的静动态性能。关键词：永磁同步电机；直接转矩控制；无速度传感器；磁链观测中图分类号：TM315文献标识码：A文章编号：1000—100X(2013)05—0091—03ResearchonSpeedSensorlessImprovedDTCofPMSMXUYan—ping，GUOKe，ZHONGYan—ru(1．Xi’anUniversityofTe

3、chnology，Xi’an710048，China)Abstract：Inthedirecttorquecontrol(DTC)systemofpermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)，speedsensorshavethedisadvantagesofhighcostanddificultmaintenance，andaccurateobservationoffluxlinkageissignificanttothewholecontrolsystemperformance．Inorde

4、rtorealizethespeedsenso~esscontrolandtheaccurateobservationoffluxlinkage，anextendedKalmanfilter(EKF)isusedintoon-lineobservestatorfluxlinkageandspeedbasedonspacevectormodulation(SVM)DTCofPMSM，thenspeedsensorlesscontrolofthesystemcanberealizedandtheaccurateobserv~io

5、nofstatorfluxlinkagecanalsoberealized．Experimentalresultsclearlydemonstratefeasibilityandvalidityoftheproposedcontrolstrategyandthesystemhasgoodsteadyanddynamicperformance．Keywords：permanentmagnetsynchronousmotor；directtorquecontrol；speedsensorless；fluxlinkageobser

6、vationFoundationProject：SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundmionofChina(No．51107098)；TheEducationDe-partmentofShaanxiProvincialGovernmentofChina(No．11JK0891)1引言加了系统成本．还限制了控制装置在恶劣环境下的应用。运用无速度传感器控制技术，可在线估计PMSM具有功率密度大、低速输出转矩大、效电机的磁链和转速，从而省去了机械传感器。故如率高等优良性能。现已广泛应用

7、于伺服系统、舰船何准确获得磁链和转速成为研究热点[3-5】。EKF提推进系统、电动机牵引系统、风力发电系统、航空供了一种对非线性系统状态进行精确估计的解决航天等领域。DTC具有控制方式简单、转矩响应方案．可有效削弱随机系统噪声和测量噪声的影快、便于全数字化实现的优点。在交流传动中得到响，特别适合于电机等非线性控制系统。越来越多的应用：但DTC具有转矩和磁链脉动这里在基于SVM的改进DTC策略基础上．采大、逆变器开关频率不固定等缺点，将SVM应用用4阶EKF观测出PMSM的定子磁链和转速．详在PMSMDTC中【卜。可有效减小转

8、矩和磁链脉动．细说明了EKF的设计，并设计了硬件实验平台，并使逆变器具有恒定的开关频率。从而得到更好结果证明了所采用控制方法的可行性和有效性。的稳态控制性能。在DTC中，磁链和转速的估测精度直接决定着整个系统的性能。若在转子轴上2PMSM无速度传感器DTC系统安装机械式传感器得到电机的转速