基于滑模观测器的PMSM矢量控制系统研究与设计

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1、东北大学硕士学位论文摘要基于滑模观测器的PMSM矢量控制系统研究与设计摘要随着近年来永磁材料的飞速发展以及控制技术在同步电机中的应用，永磁同步电机以其高效性，高转矩惯量比，高能量密度等诸多优点，在电气传动中的发展和应用越来越受到关注。为了降低系统的成本，增加系统的可靠性，永磁同步电机的无传感器控制技术成为目前电机控制技术领域的研究热点之一，但国内在大中功率永磁同步电机电气传动系统的研究颇少。基于这些问题并在国家863课题的背景下，本文进行了基于滑模观测器的永磁同步电机矢量控制研究与设计，本文的主要研究内容如下：首先，在阅读了大量国内外相关文献资料的基础上，建立了永磁同步电机在不同坐

2、标系下的模型，分析了永磁同步电机的各种控制策略，并结合实际确定了控制策略，对SVPWM进行了分析与实现。在深入的研究和分析滑模观测器原理的基础上，进行了滑模观测器的设计，在只需电机的定子电压和相电流的条件下，实现对电机转子位置的估计和转速的自适应估计。其次，根据控制系统的要求进行了硬件和软件设计，在实现基本功能的同时进行了进一步的研究。硬件设计中进行了器件选型和电路设计等，如处理器的选择、传感器的选择，以DSPTMS320F2812为核心的最小系统电路、检测电路、保护电路、驱动电路等；同时采用模块化编程思想进行了软件设计，如中断程序、SVPWM实现程序、滑模观测器程序、故障检测与处

3、理程序、通信程序、M／T法测速程序、温漂自校正程序、变截止频率数字滤波器程序、改进的PI控制器程序、电压滞环检测程序等，实际调试验证了软硬件的实时性与可靠性。最后，在理论分析的基础上进行了MATLAB／Simulink仿真与实际系统调试，仿真和实验结果均验证了所实现的控制系统达到了预期效果。关键词：永磁同步电机；矢量控制：滑模观测器；硬件设计；软件设计一II—东北大学硕士学位ResearchandDesignonPMSMVectorControlSystemBasedonSlidingModeObserverAbstractWiththerapiddevelopmentofperm

4、anentmagnetmaterialandtheapplicationofcontroltechnologyinsynchronousmotor,permanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)hasbecomemoreandmoreattractiveinelectricdrivefieldforitshighefficience，highratiooftorgue-inertia，highenergydensity．SensorlesscontrolofPMSMhasbecomeahotresearchtopicinmotorcontroltechn

5、ologyfieldforreducingcostandimprovingsystemreliability,buttheresearchonelectricdrivesystemofhighandmiddlepowerPMSMisfewinChina．Onthebackgroundofthenational863project，PMSMvectorcontrolsystembasedonslidingmodeobserver(SMO)isresearchedanddesigned．Themaincontentsofthisthesisareasfollow：Firstofa11，

6、thePMSMmathematicalmodelsatdifferentcoordinatesareestablishedandavarietyofcontrolstrategysareanalysisedbasedonagreatdealofrelevantliteratureathomeandabroad，thenthecontrolstrategyisdeterminedbasedontheactualsituation．SVPWMisanalysisedandimplemented．SMOisdesignedbasedonIn-depthresearchandanalysi

7、softheSMOprinciple．UndertheconditionsofthestatorvoltageandphasecurrentofSPMSM，estimationofrotorpositionandandadaptiveestimationofrotorspeedareachieved。Secondly,hardwaredesignandsoftwaredesignofthecontrolsystemareachieved，notonlyimplemen