反推控制下的PMSM新型DTC无速度传感器关键技术研究

针对永磁同步电机传统直接转矩控制中的磁链转矩脉动大，逆变器开关频率不恒定和速度传感器带来的成本高、维护困难等问题，研究了一种基于反推控制的新型直接转矩无速度传感器控制策略，该策略利用反推控制理论和电机电磁关系设计电压反推控制器和速度反推控制器，由电压反推控制器产生定子电压在静止坐标系上的分量，进而结合空间矢量调制方法，达到减小磁链和转矩脉动，使逆变器开关频率恒定的目的，同时研究扩展卡尔曼滤波器方法观测电机转速磁链策略，并研究卡尔曼滤波器在线观测负载转矩，且将观测出的负载转矩用于参考转矩的前馈补偿，以克服系统在负载扰动时转速控制性能差的缺点，实现系统的无速度传感器运行。通过该控制策略研究，确定出反推控制器设计方法和参数选取原则，并获得卡尔曼滤波器中的矩阵参数选择对观测器性能的影响论证和前馈补偿系数的影响分析，确定出滤波器参数和补偿系数选取依据。

针对永磁同步电机（PMSM）传统直接转矩控制（DTC）存在的磁链转矩脉动大、逆变器开关频率不恒定和速度传感器带来的成本高、维护困难等问题，研究了一种基于反推控制的永磁同步电机无速度传感器新型直接转矩控制策略。.根据永磁同步电机数学模型和反推控制理论，提出了一种基于反推控制的新型直接转矩控制策略，研究了转速和磁链转矩反推控制器的设计，并结合空间矢量调制技术产生逆变器控制信号，实验结果表明该控制策略可以明显减小传统直接转矩控制中的磁链转矩脉动，并使逆变器具有恒定的开关频率。.在提出的反推控制直接转矩控制策略中，针对反推控制器中参数对系统性能影响较大，参数调试工作量大的问题，在仿真研究反推控制器参数对系统性能影响的基础上，提出了一种基于模糊参数优化的反推直接转矩控制策略，实验结果表明模糊控制器可实现对反推控制器参数的在线调节，大大缩短了控制系统调试时间，这对于控制系统的实现具有重要意义。.研究了基于反推控制的新型直接转矩控制策略中电机参数对控制系统性能的影响，针对永磁同步电机定子电阻、定子电感等参数影响控制系统性能的问题，提出了一种基于最小二乘法参数辨识的反推直接转矩控制策略，仿真结果表明采用最小二乘法对定子电阻和定子电感等参数进行在线辨识，可以减小电机参数变化对控制系统性能的影响，改善控制系统性能。.在永磁同步电机直接转矩控制系统中，速度传感器的安装带来了成本高、维护困难等问题，而磁链的准确观测对直接转矩控制系统性能具有重要意义。研究了一种基于扩展卡尔曼滤波器（EKF）的转速磁链观测方法，并研究了扩展卡尔曼滤波器中的矩阵参数选择问题，得到了矩阵参数对观测效果的影响；为了克服系统在负载扰动时转速控制性能差的缺点，研究了用于负载转矩观测的卡尔曼滤波器（KF）设计方法和负载转矩观测的前馈补偿方法，研究了卡尔曼滤波器中的矩阵参数选择问题。.通过该项目研究，得到了一种基于反推控制的永磁同步电机的新型直接转矩控制策略，可明显减小传统直接转矩控制中的磁链和转矩脉动，并使逆变器工作在恒定的开关频率下，同时采用模糊控制方法对反推控制器参数进行了在线调节，所提出的控制系统具有优良的静动态性能。.