永磁同步电机控制系统的滑模变结构设计与仿真研究.docx

永磁同步电机控制系统的滑模变结构设计与仿真研究

内容摘要

在永磁同步电机(PMSM)调速系统中，具有快速稳定的电流控制内环是保证电机具有良好输出转矩性能的关键。无差拍预测电流控制策略具有快速的电流响应，但它在很大程度上取决于机器的精确数学模型。当电流环控制器中的电机参数与实际系统不匹配时，会出现电机输出电流的稳态误差，甚至导致系统振荡。

本文首先分析了永磁同步发动机在不同坐标系下的数学模型，研究了矢量控制算法的原理，并进行了建模和仿真，开发永磁同步电机矢量控制系统模型，对三相应力相电流采样程序进行建模和仿真，为后续实验验证奠定仿真基础。仿真模型的稳态特性。应用改进的滑模变结构控制，开发出一种新的滑模，使其达到规律性和稳定性，回顾了新的远距律的存在性和可及性，并与指数远距律进行了比较，证明了新的远距律的有效性。最后基于改进的滑模结构设计了永磁同步电机调速器。与PI控制器和基于指数滑模实现律的速度控制器相比，仿真结果表明了新型趋近律的优点。

关键词：永磁同步电机；滑模控制；新型趋近律

目录

TOC\o1-3\h\z\u内容摘要 1

1绪论 3

1.1课题的背景及意义 3

1.2国内外发展现状 4

1.2.1国外永磁同步电机发展现状 4

1.2.2我国永磁同步电机发展现状 5

1.3本文的主要内容 6

2永磁同步电机数学模型 6

2.1永磁同步电机的数学模型 6

2.2三相PMSM的坐标变换 8

2.2.1Clark变换 8

2.2.2Park变换 9

3滑模变结构控制 10

3.1滑模变结构控制原理分析 10

3.2常规滑模控制器 11

3.3改进滑模变结构控制方法 12

4仿真实验 13

4.1改进的滑模变结构控制模型 13

4.2PMSM的矢量控制模型 13

4.3测试与验证 18

5结论 20

参考文献 21

1绪论

1.1课题的背景及意义

在许多应用领域中，永磁同步电机起着重要的作用，通常被用作交流伺服系统的执行器。整个系统的稳定性和安全性与系统的控制性能密切相关，在整个交流伺服指令控制系统中，发动机是核心部件。恒定状态控制的精度和驱动系统的动态响应能力直接影响整个驱动系统的性能[1]。交流永磁控制系统主要由驱动电路、控制器、，使用连续同步磁电机作为执行器主要是因为其输出转矩稳定，一种伺服控制系统。根据现场和实际应用要求，可采用三种方法：位置控制，速度控制和扭矩控制。本表采用交流永磁伺服系统的速度控制模式。

随着当今社会制造业的不断发展，对工业生产中速度和精度的要求也在不断增长。构成常规机器的驱动和传动机构是旋转电机，齿轮，螺母和连杆。这些机械部件会出现间隙，摩擦和磨损，因此无法轻松满足精密机器对精确，快速和复合定位的严格要求。常规驱动/传动方法中的中间转换机构所需的结构限制了动态性能，体积，重量和可靠性，因此无法满足精密工业发展的要求[4]。

在大多数研究永久磁铁线性电机集中在铁芯PMSM的定子由对称的永久磁铁中的上部和下部层阵列。四个相邻的永磁体块构成具有闭合磁环的永磁体单元。电枢绕组空气芯的永久磁铁的线性马达是基于空芯型磁性支撑结构材料。这种设计具有一些优势，例如运行非常稳定，消除了转子和定子之间的正常波动以及极高的定位精度，这使其适用于轻载高精度线性伺服系统。目前，关于这种结构的电动机的研究很少。所述的原则PMSM通过气隙磁场中的电线圈产生洛伦兹力。当电线圈中电流的大小和极性改变时，洛伦兹力的大小和方向也相应地改变。因此，在空气芯的空气间隙磁场的分析模型研究永久磁铁的线性马达是为了更好的建模键和具有实用价值。

在这些情况下，磁通量泄漏和磁体端部磁通量会对磁分析产生重大影响，建立准确的磁场分布模型至关重要。值得一提的是，已经使用了一些不同的方法来建模，例如数值方法，磁等效电路和分析方法。在数值方法中，有限元分析（FEA）被广泛用于PMLSM中的磁场和损耗评估，但是获得了磁场分布与电动机几何参数之间关系的函数形式很难。此外，计算成本巨大，但是FEA可以很容易地用于评估最终设计。对于电磁等效电路，模型的精度取决于模型的复杂性。详细的模型通常会产生更好的结果，但需要更多的计算工作才能获得解决方案。因此，在大多数工业和商业电动机设计过程中，分析方法具有绝对优势。用分析方法研究PMSM模型是最重要和有意义的工作。在中，仅推导单个永磁体的磁场分布。多永磁体的磁场分布仍然没有推论出PM以交替的极性粘附在钢叉架上的空间阵列，尤其是复杂的阵列。气隙和永磁体尺寸可以根据我们的数学模型大致确定