基于自适应反推的永磁同步电动机转速控制策略.docx
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2022-12-15
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1 引言
永 磁 同 步 电 动 机 (Permanent magnet synchronous motor,PMSM)不 仅 具
有高功率密度、结构紧凑和高转矩惯性的优点,且损耗小、效率高、节电效果
明显,在电气设备中有广泛的应用
[1]
。在节约能源和环境保护日益受到重视的今
天,对电动机控制性能要求越来越高,特别是高调速精度、高稳定性的应用场合,
对电动机的控制提出更高的要求,永磁同步电动机控制的高性能研究就显得非
常必要。随着电力电子技术、微电子技术、新型电动机控制理论和稀土永磁材
料的快速发展,永磁同步电动机也得到了越来越多学者和机构的关注和研究,在
风电、航空航天、航海、家用电器、新能源汽车等方面均得到不同程度的应用
[2,3,4]
。永磁同步矢量控制在高精度和大范围调速上有独特优越性,因此 PMSM
还被广泛应用于柔性制造、机器人等领域
[5,6]
。
有关 PMSM 高 性 能 控 制方面的研 究 ,近年来 发 表 了 很 多 研 究成果。文 献
[7,8]通过滑模观测器对参数变化的不敏感特性及自身特有的鲁棒性进行研究,
提高转子位置和转速的估计精度,来对 PMSM 进行控制,有很好的鲁棒性,但正
因为滑模控制对参数变化的不敏感,试验结果极易产生波动。文献[9]通过将正
负高频脉冲电压注入 PMSM,实现无位置传感器控制,但同时高频信号的产生会
降低逆变器的利用率。文献[10]利用 BP 神经网络的拟合能力,以及二阶广义积
分器的观测方法,提高位移观 测的控制精度,但其受数据大小的影 响较 大,易付
出高昂的计算代价。文献[11]通过切换在低速和高速运行时的不同估计方法,实
现全速范围的负载转矩估计及补偿,但外部扰动不易估计,需要依据经验或大量
数据进行试验。文献[12]将速度误差引入到传统指数趋近函数中,以消除起动电
流和快速响应之间的矛盾,但速度误差的设计将会直接影响控制效果。
在现有永磁同步电动机控制的研究中,虽有大量的成果,但由于永磁同步电
动机自身数学模型具有非线性和强耦合的特点,对转速的控制以及控制方式的
选择会直接影响 PMSM 性能及使用,还有需要进一步研究的实际需求。除本身
模型的耦合外,PMSM 在运行过程中不可避免会受到负载扰动
[13,14,15]
和参数摄动
[16,17,18]
造成的不确定性影响,此问题也得到研究学者的关注。但如何在考虑非线
性的同时较为准确地对不确定性影响进行自适应调整仍鲜有涉猎。
反推控制作为一种常用的非线性控制方法,得到了广泛应用,其中自适应反
推控制可以较为灵活地选择控制信号,在电动机控制中也得到越来越多的研究
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