滑模变结构控制方法在PMSM调速系统中应用的仿真研究

摘要

该文论述了变结构控制理论的基本内容,介绍了矢量控制原理及电压空间矢量脉宽调制技术,利用MATLAB/SimulinK仿真软件,针对永磁同步电动机的调速系统进行仿真实验.该系统中,系统采用双闭环控制,内环是电流环,外环是速度环.基于矢量控制原理,根据滑模变结构控制方法选择切换面,设计变结构控制器,使系统的控制有切换,而且在切换面上系统将会沿着固定的轨迹产生滑动运动.该系统利用电压空间矢量脉宽调制技术控制三相逆变器,使其输出电压提供给永磁同步电动机.电压空间矢量是按照电压所加绕组的空间位置定义的,利用电压空间矢量的线性组合,可以构成一组等幅不同相位的电压空间矢量,使逆变器的输出电压为一系列等幅不等宽的脉冲波,形成了电压空间矢量控制的PWM逆变器.在不同情况下,如负载为空载,负载为阶跃变化,系统参数变化等,分别仿真滑模变结构控制器控制的永磁同步电动机调速系统和Pl调节器控制的永磁同步电动机调速系统.

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第一章变结构控制理论

1.1变结构系统的研究历史与现状

1.1.1变结构系统的起源

1.1.2变结构系统的研究历史与现状

1.2变结构系统

1.3滑动模态变结构系统的概念和定义

1.4滑动模态存在的条件

1.5变结构系统的设计

1.6变结构系统的抖振问题

1.7变结构控制的特点

第二章永磁同步电动机调速控制系统

2.1永磁同步电动机

2.1.1概述

2.1.2永磁同步电动机的应用

2.2 PMSM控制原理

2.2.1矢量控制的基本原理

2.2.2矢量控制中所用的坐标系

2.2.3矢量控制原理

2.2.4 PMSM的数学模型

2.3三相逆变器及其控制技术

2.3.1绝缘栅双极晶体管(IGBT)概述

2.3.2 PWM逆变器的控制技术

第三章MATLAB/SIMULINK仿真软件

3.1系统仿真技术概述

3.2 MATLAB/SIMULINK仿真软件

3.2.1 Simulink子系统与模块封装技术

3.2.2 S-函数的编写

第四章变结构控制PMSM调速系统的仿真

4.1 PMSM调速系统框图

4.2 PMSM仿真方程

4.3滑模变结构控制方案

4.3.1 PMSM的状态方程

4.3.2切换面的选择

4.3.3控制量的设计

4.3.4 VSC控制器的仿真

4.4电压空间矢量算法的仿真

4.4.1三相电压的表达

4.4.2逆变器中电压关系

4.4.3(α，β)坐标系中定子电压的表达

4.4.4参考电压的设计

4.4.5计算每个扇区开关交换持续时间

4.4.6电压空间矢量模块

4.5 PMSM调速系统仿真框图

4.6仿真结果分析

4.6.1负载为空载，VSC控制

4.6.2负载为空载，PI控制

4.6.3负载为阶跃变化，VSC控制

4.6.4负载为阶跃变化，PI控制

4.6.5参数变化，VSC控制

4.6.6参数变化，PI控制

4.6.7结论

第五章控制方法的改进

5.1滑模变结构——积分控制

5.2全方位滑模控制方案

致谢

参考文献