自抗擾控制技術在永磁同步電機調速系統中的應用.pdf

1、近年來，永磁同步電機以其高功率密度、結構簡單以及高可靠性等優點，在交流調速領域得到了廣泛的應用。對于永磁同步電機調速系統，有兩方面內容值得研究:無傳感器控制技術和控制算法。針對無傳感器控制技術，本文利用自抗擾控制技術中的擴張狀態觀測器對反電動勢進行估計，并從中解算出轉子位置和轉速信息，為永磁同步電機提供了一種新的轉速估計算法;針對控制算法，本文利用自抗擾控制器對模型不確定性和擾動魯棒性極強的特點，為永磁同步電機設計了四種自抗擾控制算法，

2、提高了調速系統的魯棒性。
　　首先，為了后文進行無傳感器控制和控制算法的研究，本文介紹了永磁同步電機在三類坐標系（分別是ABC自然坐標系、α-β靜止坐標系和d-q同步旋轉坐標系）下的數學模型，分析了id=0矢量控制的基本原理和框架結構，闡述了自抗擾控制技術的組成和實現細節。
　　其次，針對永磁同步電機無傳感器控制，本文設計了基于擴張狀態觀測器的轉子位置和轉速估計算法，并與常用的滑模觀測器法進行了對比。將永磁同步電機α-β靜止

3、坐標系下的電流方程作為參考，將其中的反電動勢項擴張成為一個新的狀態，利用擴張狀態觀測器對其進行實時估計，然后設計了鎖相環系統，從估計得到的反電動勢中解算出轉子位置和轉速信息。仿真結果表明，相比于滑模觀測器，擴張狀態觀測器對反電動勢、轉子位置和轉速均具有更好的估計效果和更高的估計精度，可以為永磁同步電機的無傳感器控制提供支持。
　　再者，針對傳統PI調節器難以滿足永磁同步電機高穩態控制精度和對負載變化的強魯棒性的需求，本文設計了四種

4、自抗擾控制器。針對矢量控制轉速環，設計轉速環自抗擾控制器取代PI轉速調節器，為了進一步提高自抗擾控制器的魯棒性，引入了卡爾曼觀測器，設計了基于卡爾曼觀測器的自抗擾控制器。針對矢量控制電流環，設計電流環自抗擾控制器取代PI電流調節器，使得電流環能更加誰確快速地對指令電流進行跟隨。將轉速環和電流環合二為一，設計了二階自抗擾控制器。仿真結果表明，相比于傳統的PI調節器，使用自抗擾控制器的調速系統具有更高的控制精度和對負載變化更強的魯棒性。