文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
永磁同步电机直接转矩控制的定子磁链观测方法研究
姓名:曹文超
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:沈安文
2011-02-25
华中科技大学硕士学位论文
摘要
直接转矩控制(DTC)是一种新兴的高性能交流电机控制技术。近年来,永磁
同步电机的直接转矩控制技术成为交流伺服领域的研究热点。传统的直接转矩控制
存在磁链和转矩脉动大,低速性能差的缺点。而且定子磁链的准确观测对直接转矩
控制系统的性能至关重要。因此,本文对隐极式永磁同步电机(SPMSM)直接转
矩控制与定子磁链观测方法进行了深入的研究。
为了抑制传统直接转矩控制系统的磁链与转矩脉动,改善系统稳态性能,本文
采用了基于空间矢量调制的永磁同步电机直接转矩控制策略(SVM-DTC),详细
分析了其基本原理和系统结构。并在 Saber 仿真软件中搭建了仿真平台,同时设计
了硬件实验平台,通过仿真与实验对 SPMSM 的 SVM-DTC、传统 DTC、矢量控制
(VC)三种策略进行了比较研究。研究结果表明 SVM-DTC 控制策略有效地抑制
了磁链与转矩脉动,改善了转速控制的稳态性能,同时保持了 DTC 控制动态响应
迅速的特点,其动静态性能与 VC 控制基本一致。
然后本文在 SPMSM 的 SVM-DTC 控制系统基础上,重点对定子磁链观测方法
进行了研究,提出了两种新型的定子磁链观测器,以提高磁链观测的动静态性能和
对参数变化的鲁棒性。第一种是在两相静止坐标系下设计了具有定子电阻辨识能力
的自适应定子磁链观测器;第二种是在转子两相旋转坐标系下设计了自适应定子电
流观测器,用来进行电机定子电阻和定子电感参数的在线辨识,并将辨识参数应用
于全阶定子磁链观测器中。本文采用 Lyapunov 稳定性理论设计了观测器的参数自
适应律和反馈增益矩阵,保证了自适应观测器的稳定性。并通过仿真与实验证实了
这两种新型定子磁链观测器的有效性与强鲁棒性。

关键词:直接转矩控制;空间矢量调制;磁链观测;自适应观测器;参数辨识
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Direct Torque Control (DTC) is a new kind of AC motor control technology with
high performance. In recent years, DTC of permanent synchronous motor
(PMSM) has e the research focus in the field of AC servo. Traditional DTC has
the disadvantages of large flux and torque ripples and bad performance in low-speed
region. Moreover, the accurate observation of the stator flux is very important for DTC
system. Therefore, this thesis focused on the research of DTC strategy for Surface
PMSM (SPMSM) and new methods of stator flux estimation.
To reduce the flux and torque ripples and improve the steady state performance in
the traditional DTC system, DTC based on space vector modulation (SVM-DTC) was
adopted for PMSM in this paper. The basic principle and structure of SVM-DTC system
of PMSM were analyzed in detail. Then the simulation platform and experimental
platform were designed. Through simulation and experiments, SVM-DTC, traditional
DTC and vector control (VC) pared, and the results indicate that SVM-DTC
can effective