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关于UKF在基于滑模的永磁同步电机直接转矩控制系统中的应用

作　者: 刘凯
导　师: 李晓竹
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 电机与电器
关键词: 永磁同步电机 空间电压矢量调制 脉冲宽度调制 滑模转矩控制器 趋近律 转矩 转速 转子位置 定子磁链 无迹卡尔曼滤波器
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


直接转矩控制(Direct Torque Control简称DTC)是继矢量控制技术之后发展起来的又一种新型高性能的交流调速技术。但PMSM是一个多变量、非线性、强耦合系统,其传统的直接转矩控制系统通过转矩和磁链滞环来解耦,存在转矩脉动大,低速性能不理想等缺点。因此,本文研究了基于空间电压矢量调制的永磁同步电机直接转矩控制系统,为了抑制其转矩脉动探讨了一种滑模转矩控制器。论文的主要研究工作及取得的研究成果如下：1、基于PMSM DTC的研究。本文推导坐标下的PMSM数学模型,并建立传统的PMSMDTC及PMSM SVM-DTC系统,并进行仿真比较研究。2、本文详细探讨了采用比例修正对称采样策略的UKF算法模型。3、提出了一种基于UKF算法并对电机实现实时态估计方法。4、滑模转矩控制器的研究。鉴于滑模变结构控制抗干扰性好、鲁棒性强、适合非线性控制的突出优点,本文引入了滑模转矩控制器以抑制系统转矩脉动,并用UKF实时估计器对转矩给予实时估计。最后,证明基于UKF算法的实时估计器及滑模转矩控制器的有效性。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
1 绪论  10-13
  1.1 PMSM的发展现状及应用  10-11
  1.2 卡尔曼滤波的综述  11
  1.3 滑模变结构控制  11-12
  1.4 本课题的研究内容与工作目标  12-13
2 PMSM直接转矩控制的实现  13-28
  2.1 PMSM的数学模型  13-18
    2.1.1 PMSM的空间坐标  13-14
    2.1.2 坐标变换系统  14-15
    2.1.3 PMSM在定子三相坐标系A-B-C下的物理模型  15-16
    2.1.4 PMSM在d-q坐标系下的物理模型  16-18
  2.2 PMSM直接转矩控制的基本原理  18-24
    2.2.1 三相电压型逆变器的工作原理  18-20
    2.2.2 分析系统的开关状态  20-23
    2.2.3 定子磁链模型  23
    2.2.4 PMSM直接转矩控制系统的结构框图  23-24
  2.3 PMSM DTC系统的MATLAB/Simulink建模  24-27
    2.3.1 仿真结果与分析  25-27
  2.4 本章小结  27-28
3 基于空间电压矢量调制的PMSM DTC系统  28-41
  3.1 问题的提出  28
  3.2 空间矢量调制综述  28-33
    3.2.1 空间矢量调制的基本原理  28-29
    3.2.2 SVM算法流程  29-33
  3.3 基于SVM算法的直接转矩控制系统实现  33-36
    3.3.1 基本原理  33
    3.3.2 SVM-DTC算法的数学原理  33-36
  3.4 仿真模型的建立  36-39
    3.4.1 PMSM DTC系统仿真对比  37-39
  3.5 本章小结  39-41
4 无迹卡尔曼滤波器模型  41-48
  4.1 卡尔曼滤波器  41
  4.2 无迹卡尔曼滤波器算法  41-44
  4.3 UKF算法实现  44-47
  4.4 小结  47-48
5 基于UKF的永磁同步电机状态观测器的设计  48-54
  5.1 PMSM直接转矩控制的动态模型  48-50
  5.2 基于UKF的PMSM直接转矩控制系统实时估计器  50-51
  5.3 仿真研究及其研究  51-53
  5.4 本章小结  53-54
6 基于滑模变的PMSM SVM DTC及其UKF实时估计  54-65
  6.1 滑模变结构控制的基本原理  54-58
    6.1.1 一阶单变量系统的分析  54-56
    6.1.2 滑动模态  56-57
    6.1.3 趋近速度  57
    6.1.4 一阶多变量系统的研究  57
    6.1.5 滑模变结构控制  57-58
    6.1.6 探讨抖振问题  58
  6.2 基于滑模控制的机电控制系统  58-63
    6.2.1 滑模控制器  58-60
    6.2.2 抑制抖振  60-62
    6.2.3 系统稳定性研究  62-63
  6.3 系统仿真研究  63-64
  6.4 本章小结  64-65
7 展望  65-66
参考文献  66-69
作者简历  69-70
学位论文数据集  70

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 交流电机 > 同步电机
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