基于滑模观测器的无传感器PMSM仿真

Science&TechnologyVision科技视界基于滑模观测器的无传感器PMSM仿真孙世强宋佳伟渊安徽理工大学袁安徽淮南232001冤揖摘要铱针对无位置传感器的永磁同步电机遥采用观测器通过电压电流测量转子的位置进行取代传感器策略遥运用了永磁同步电机的空间矢量脉宽调制控制遥仿真和实验结果证明了这种策略是可行的遥揖关键词铱滑模观测器曰永磁同步电机曰空间矢量控制0引言永磁同步电机渊以下简称pmsm冤由于在体积尧重量尧效率等方面有较大的优势袁PMSM广泛的运用在空调尧冰箱等家电产品遥在电气行业中袁运用PMSM控制来驱动空调冰箱中的压缩机袁我们采用成熟可靠的变频技术袁从而有效的减少了电能的消耗袁也提升了节能性能遥同时运用无位置传感器的PMSM驱动控制系统的原理院采用电压和电流测量转子的位置代替机械传感器的测量遥由于机械传感器的被取代袁这也解决了使压缩机的密封难度和机械转配难度高的问题袁无位置传感器也提高系统可靠性高以及成本降低等遥本文采用SMO模块通过相电流采样技术进行测量转子的估计位置和实际位置的控制方案遥通过实验仿真图表表明院运用matlab软件仿真图袁从图中可以得到估算值和真实值的图形进行对比袁得到的结果是几乎相似遥从而实验具有可行性遥1无位置传感器控制方案无位置传感器的方案是运用电压电流测量转子位置代替机械传感器测量位置遥其利用SMO模块通过电流采样估算转子位置遥运用matlab仿真图的实现结构有电流环尧速度环PI控制器尧坐标变换模式尧SVPWM模块编码器和逆变器单元组成遥2滑模控制器设计PMSMdis=Ai仿真模块在+B(u琢尧茁坐标系下的理想电机表达式表示为院ss-es)式中dt渊1冤is是定子电流的矢量袁即在琢尧茁坐标系下琢轴与茁轴的电流分量ue=[u袁is=[i琢i茁]T曰us分别是琢轴与茁轴定子电压分量s曰A=[-琢u茁R]T曰e]I曰B=[-s分别是1琢轴与茁轴的定子反电势分量e]曰Rs=[e琢茁]T感i=0袁i曰I社是二阶单位的矩阵LL是定子的相电阻曰L是定子的相电遥同时定义滑模面控制函数为S(x)=i称为电流估计值袁i为电流真实值袁于是构造了滑模观测社-器的动态偏差方程为di院s=Ais+B[us-Ksin(i社-i)]渊2冤电机表达式得到如下公式渊2冤dt社式中K=kI袁k为滑模系数遥有动态偏差方程减去理想d(i-i院s)=A(i社s-is)+B[es-Ksin(i社s-is)]渊3冤根据等价控制原理dtea=ksin(i袁在滑模面上有因此由式渊3冤信号渊4冤社a-ia)袁eb=ksin(i袁包含反电势估算值信息式中的ksin(i社社茁a-ia)尧ksin(i-i可得院茁)袁社渊4冤开关信号低通滤波后可以得到茁-i茁)可以作为电流误差的开关反电势估算值e社院琢=ws渊5冤式中s+wswksin(i社琢-i琢)尧e社茁=ws.ksin(i社茁-i茁)渊5冤s为截止频率渊s+w在低通滤波条件下s冤遥根据反电势82科技视界Science&TechnologyVision估算值公式蓻兹袁我们可以得到转子转角实际值就要知道估算值驻蓸en,和低通滤波器相位延迟驻兹遥根据低通滤波器得到相位延迟兹进行补偿-ee社袁最后得到转子转角实际值蓻兹遥兹蓻=兹蓻en+驻兹袁兹蓻en=tan-1社琢茁袁驻兹=tan-1wwc.3仿蔀真结果蓸蔀本实验的目的是仿真设计的滑模观测器估算转子位置袁根据滑模观测器建立的数学模型SVPWM块进行仿真得到如图一和图二模块尧速度环电流环PI袁同时运用坐标变换模块尧袁如图一是实际的转子转角模块尧SMO模块尧三相逆变模袁如图二是估算的转子转角袁从图中可以看出袁基于SMO模块可以较好的跟踪转子转角袁从而得到转子转角估算值遥4总结本文根据基于SMO的无位置传感器PMSM驱动控制系统的数学模型袁建立了系统MATLAB/Simulink仿真模型遥通过仿真得到转子位置角估算值波形尧反电势波形尧转速响应曲线袁从而从理论上验证了SMO方法在PMSM矢量控制中应用的可行性遥然后袁针对SMO方法在内部扰动和外界参数变化情况下的适应性进行了仿真分析遥仿真图如下院图1转子角实际角速度图2转子转角估算值.com.cn. All Rights Reserved.