基于矢量控制的永磁同步電機調速系統研究
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永磁同步電機受電機參數變化(如電阻、電感、慣量以及磁鏈的變化)、外部負載擾動(dòng)和非線(xiàn)性等因素的影響，基于精確電機模型的解耦很難實(shí)現，經(jīng)典PI控制很難克服這些不良因素的影響，無(wú)法取得令人滿(mǎn)意的控制效果。文獻[10，11]中將擴張狀態(tài)觀(guān)測器應用于自抗擾控制器的設計，獲得了較好的控制效果，但是這個(gè)控制器有多個(gè)可調參數，這給工業(yè)應用時(shí)參數調試工作帶來(lái)了困難。為了簡(jiǎn)化控制器設計，減少可調參數，在此采用線(xiàn)性的擴張狀態(tài)觀(guān)測器對電機模型的狀態(tài)和擾動(dòng)進(jìn)行觀(guān)測，使得控制器設計更簡(jiǎn)單，需調節的參數更少。根據永磁同步電機的一階微分方程模型，結合擴張狀態(tài)觀(guān)測器的設計方法，進(jìn)行了控制器的設計。
由式(4)可知，負載轉矩、摩擦系數、慣量的擾動(dòng)以及由于b0估計誤差所造成的擾動(dòng)都可以在a(t)中反映出來(lái)。如果能對a(t)進(jìn)行觀(guān)測并予以補償，則可以顯著(zhù)的提高系統的抗擾動(dòng)能力?？刂破鹘Y構圖如7所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/163474.htm
于是得到的基于擴張狀態(tài)觀(guān)測器的比例控制器的表達式如下：
（1）ESO：
（2）控制律：
根據理論分析，ESO的觀(guān)測效果取決于極點(diǎn)-p(p>0)。-p(p>0)和ESO的跟蹤速度有關(guān)，p越大，ESO跟蹤輸出信號響應就越快，即z1對速度ω的響應就越快。比例增益通常應取得較大，但Kp過(guò)大會(huì )使速度響應震蕩，造成系統的不穩定。
提出的基于擴張狀態(tài)觀(guān)測器的控制算法，對于系統的擾動(dòng)有很好的觀(guān)測和抑制作用，理論上優(yōu)于PI的控制方法。這里在Matlab下進(jìn)行了仿真驗證，在給定速度為1 000 r／min的情況下，將PI，PESO分別調節到最優(yōu)的控制效果，得出了轉速響應的對比曲線(xiàn)如圖8，圖9所示。
采用基于擴張狀態(tài)觀(guān)測器的永磁同步電機控制算法，通過(guò)和PI算法的比較，克服了PI算法無(wú)法解決快速性和超調之間的矛盾，同一個(gè)PI參數不能適應不同的電機轉速范圍，Pl參數需要分別調節的缺點(diǎn)。仿真結果驗證了PESO具有更快的響應速度，而且當系統有擾動(dòng)時(shí)能更好地抑制住系統的擾動(dòng)，很快恢復到給定轉速，具有較強的抗擾動(dòng)的能力，控制性能明顯優(yōu)于PI控制。
5 結 語(yǔ)
在矢量控制技術(shù)應用于永磁同步電機的調速系統中，首先提出一種基于PI控制的永磁同步電機算法，該算法雖然能夠滿(mǎn)足永磁同步電機調速系統的基本要求，但存在一些不足；接著(zhù)提出一種基于擴張狀態(tài)觀(guān)測器的永磁同步電機改進(jìn)算法，該算法能夠使永磁同步電機的調速系統性能獲得較好的改進(jìn)，設計的控制器對電機的轉速具有較快的響應速度、較強的抗擾動(dòng)能力，取得了令人滿(mǎn)意的控制效果。隨著(zhù)電機制造與控制技術(shù)的發(fā)展，以及電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，新的非線(xiàn)性控制策略在改善永磁同步電動(dòng)機交流調速系統的性能方面將有著(zhù)很好的發(fā)展前景。
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