交流永磁同步電機高性能電流控制策略研究.pdf

1、目前，交流永磁同步電機在高端裝備制造和工業(yè)自動化等領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應用。為了使永磁同步電機具有高控制性能，就需要提高電機轉(zhuǎn)矩響應特性，即實現(xiàn)電機電流環(huán)高響應控制。電流環(huán)響應特性與電機參數(shù)、電流控制策略、系統(tǒng)實現(xiàn)方式等因素有關(guān)。本文針對電流控制環(huán)路存在的控制延時問題，從電流控制實現(xiàn)時序策略和電流控制策略兩方面，研究控制延時的補償方法，以提高電流響應速度。
　　本文基于矢量控制系統(tǒng)模型，首先分析了電機實現(xiàn)過程中控制延時的特性，并從頻率

2、特性上研究了控制延時對電流環(huán)控制性能的影響。在此基礎上，本文分析了三種已有電流環(huán)任務實現(xiàn)時序方式及其延時特性，給出了延時最優(yōu)時序策略，并在Matlab/Simulink中搭建了仿真系統(tǒng)，對不同時序策略進行對比分析，仿真結(jié)果表明了延時最優(yōu)時序策略的效果。
　　為進一步提高電流環(huán)動態(tài)性能，本文將Smith預估器應用于電流環(huán)控制。結(jié)合控制系統(tǒng)實現(xiàn)方式，本文對基于Smith預估控制的電流環(huán)系統(tǒng)頻率特性進行了分析。由于Smith預估器的性能

3、依賴系統(tǒng)模型參數(shù)，本文討論了電機參數(shù)誤差對于Smith預估控制策略的影響。通過仿真研究，表明了Smith預估控制策略的有效性和參數(shù)魯棒性。
　　在此基礎上，本文設計了基于ARMcortexM4控制器的交流永磁同步電機控制系統(tǒng)，對上述時序優(yōu)化策略和Smith預估控制策略的性能進行了對比實驗研究。實驗結(jié)果表明，應用延時最優(yōu)時序策略，可以有效減小電流環(huán)延時；采用Smith預估控制策略，可以預估電流變化，對控制延時進行補償。兩種方案均可以