基于无差拍电流预测控制的BLDCM离散电流控制策略研究

【摘要】：本文首先对永磁无刷直流电机结构和工作原理进行详细分析。针对永磁无刷直流电机定位精度不高以及换相转矩脉动较大的问题,提出一种永磁无刷直流电机离散电流控制的运行方法。通过对三相电流合成的定子电流矢量在电角度空间位置上按一定的循环拍数离散,获得离散电流矢量,在增大循环拍数的同时,即可得到较小的步进角。从而可有效提高电机定位精度又能抑制换相时转矩脉动。但由于永磁无刷直流电机离散电流波形为方波,方波电流波形的好坏,直接影响电机的控制性能。传统的PI、滞环等电流控制策略无法实现精确的电流跟踪;而预测控制的滚动优化策略,可使电机电流获得很好的跟随性能。因此,本文以暂态阶跃离散电流为研究对象,在传统无差拍电流预测控制的基础上提出了一种基于SVPWM的改进无差拍电流预测控制算法进行电流优化控制。在保证预测电流偏差等于零的基础上,采用改进线性预测方法,计算得到最优平滑预测电压表达式。由于预测控制依赖于电机模型参数,当电感参数失配时会对预测控制造成一定的影响,最后又将电感在线辨识算法加入其中;结合方波离散电流特点,采用均值滤波及正负半周采样实时采集电机绕组相电感值,从根本上解决电感参数失配对改进无差拍电流预测控制造成的影响。在确定电流控制方案后,根据所要实现的功能搭建了以DSP为核心的永磁无刷直流电机控制系统。主要包括控制、功率两大模块。另外,为提高控制系统可靠性,设计了隔离控制电源和过、欠压保护电路等;为实验验证打下良好基础。仿真和实验表明,基于改进无差拍电流预测控制的BLDCM离散电流控制策略具有很好的控制性能,系统具有良好的位置和速度控制性能,能够有效提高定位精度和抑制换相转矩脉动,为永磁无刷直流电机在高精度伺服位置控制场合打下坚实的理论基础。
【关键词】：永磁无刷直流电机 离散电流 改进无差拍 电感在线辨识
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM33