基于参数辨识的MRAS无位置传感器矢量控制系统

摘要

随着现代电力电子技术、交流电机变频调速理论的发展以及永磁体材料科学的不断进步，目前永磁同步电机（PMSM）已经在国民经济各领域中得到广泛应用。伴随着 PMSM应用范围不断扩大，人们对其控制性能方面的要求不断提高。尤其是在需要高性能控制的运用场合提出了更高的速度控制精度和更好的鲁棒性等要求。高性能PMSM控制的关键技术是需要获得精确的转子位置和速度信息，因此，高精度电机速度辨识成为国内外专家学者的研究热点。
　　永磁同步电动机运行中其参数易受工作环境和工作时间的影响。电机在运行时其温度升高会引起电机定子电阻阻值增加以及磁链幅值减小；在电机运行过程中发生磁路饱和时还会导致电感电感参数的变化。针对电机运行参数变化导致传统、未考虑参数变化的模型参考自适应（MRAS）速度辨识方法失效等问题，本文研究一种基于参数辨识的MRAS无位置传感器矢量控制系统，即在传统MRAS算法的基础上增加电机参数辨识，并将辨识结果反馈到系统中，有效克服电机运行过程中参数变化对转速辨识精度的影响。
　　本文在建立PMSM数学模型和分析MRAS原理的基础上，构建基于MRAS的PMSM无传感器矢量控制系统。然后研究基于MRAS的速度辨识与定子电阻辨识方法；提出一种基于带遗忘因子的自回归最小二乘算法（RLS），并依据该算法辨识PMSM的电机电感和磁链；更新算法模型参数，建立基于参数辨识的MRAS无传感器矢量控制系统。该算法增加速度辨识的准确性，进而提高PMSM无位置传感器矢量控制系统的性能。
　　为验证本算法的可行性和有效性，本文在MATLAB/Simulink的环境下搭建传统MRAS无传感器矢量控制仿真系统和基于参数辨识的MRAS无传感器矢量控制仿真系统，并进行给定速度突变、负载突变和电机参数变化等三种工况下的仿真研究。
　　最后在搭建以DSP28335为核心的硬件平台，在该平台上进行软件开发，实现基于参数辨识的MRAS无传感器矢量控制系统。并在该实验平台上进行调速实验、加减载实验和电机参数变化实验，充分验证了本系统具有较好的适应性、速度跟随特性、鲁棒性和抗参数干扰特性。

目录

第1章 绪论

1.1 本课题研究的背景和意义

1.2 PMSM控制技术的发展现状

1.3 PMSM转子位置与速度辨识技术的发展现状

1.4 PMSM参数辨识技术的发展现状

1.5 本文主要研究内容

第2章 PMSM传统MRAS的无传感器矢量控制系统基本原理

2.1 引言

2.2 坐标变换和PMSM数学模型

2.3 PMSM矢量控制基本原理

2.4 MRAS无传感器矢量控制系统

2.5 本章小结

第3章 基于参数辨识的MRAS无位置传感器矢量控制系统设计

3.1 引言

3.2 PMSM多参数辨识分析

3.3 MRAS的转速和电阻辨识

3.4 自回归RLS的电感和磁链辨识

3.5 基于参数辨识的MRAS无位置传感器矢量控制系统

3.6 本章小结

第4章 基于参数辨识的MRAS无传感器矢量控制系统仿真研究

4.1 引言

4.2 PMSM矢量控制系统仿真模型

4.3 传统MRAS无传感器矢量控制系统仿真模型

4.4 基于参数辨识的MRAS无传感器矢量控制系统仿真模型

4.5 仿真结果与分析

4.6 本章小结

第5章 基于参数辨识的MRAS无传感器矢量控制系统的实现

5.1 控制系统硬件平台设计

5.2 控制系统软件平台设计

5.3 实验平台

5.4 实验结果与分析

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 研究总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录及参与的科研项目