永磁同步电机的磁链观测技术研究

作     者：埃米尔（Aamir Khan） 

作者单位：东南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：阳辉

授予年度：2019年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：永磁同步电机 矢量控制 转子磁链 卡尔曼滤波 

摘      要：为了提高永磁同步电机(PMSM)控制系统的性能,精确的永磁磁链(转子磁链)值在控制系统中是必要的。在传统的定子磁链观测和全阶或降阶观测器中,转子磁链作为一个已知的常值给出,而实际应用中,转子磁链的变化范围很大。本文提出了一种基于卡尔曼滤波的转子磁链观测器,通过将转子磁链作为状态变量从而组成了新的状态变量集,构建了三阶卡尔曼滤波器。同时,所提出的观测器在表贴式同步电机的Ld=Lq的情况中也适用。仿真结果证明了所提出的基于卡尔曼滤波的观测器在转子磁链观测中的准确性。本文首先对永磁同步电机的数学模型、矢量控制(转子磁场定向控制,FOC)的基本原理和实现方法进行了介绍。进而在MATLAB/Simulink环境中搭建了永磁同步电机的双闭环矢量控制系统的仿真模型。仿真结果表明,永磁同步电机矢量控制系统具有较好的动态性能和调速性能,验证了“id=0控制策略的正确性,为永磁同步电机系统的分析、设计和调试提供了理论依据。基于所提出的卡尔曼滤波模型,本文讨论了不同的状态向量选择对转子磁链观测的影响,解决了电机参数偏差引起的观测误差,并将该模型引申到参数估计的应用中。进而,本研究讨论了转子各向异性以及d-q轴电感饱的影响。