基于SVPWM永磁同步電機反饋線性化控制

摘 要： 為了實現(xiàn)對永磁同步電機很好控制的目的，采用反饋線性化的方法，通過求取輸出變量的李導(dǎo)數(shù)，得到需要的坐標(biāo)變換和狀態(tài)反饋變量，設(shè)計了控制器。利用MatLab7.6/Simulink做了基于SVPWM的永磁同步電機的反饋線性化控制仿真實驗。在加不同大小負載的情況下，驗證算法對不同負載速度跟蹤的效果，獲得了反饋線性化控制對永磁同步電機跟蹤控制效果好的結(jié)果，得到了反饋線性化控制具有很好的魯棒穩(wěn)定性，是控制非線性系統(tǒng)的一個好方法結(jié)論。

關(guān)鍵詞： 永磁同步電機； 反饋線性化； SVPWM 跟蹤控制； 魯棒穩(wěn)定性

中圖分類號： TN911?34 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）12?0159?04

0 引 言

近年來，隨著高性能永磁體材料技術(shù)、電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)，特別是矢量控制理論和自動控制理論的發(fā)展。使得永磁同步電機控制系統(tǒng)得到了迅速的發(fā)展[1]。作為一個非線性系統(tǒng)，對其進行精確的控制受到了很多學(xué)者的研究和關(guān)注，其中一個基于反饋線性化的研究也取得了很快發(fā)展，已經(jīng)成功地解決了許多問題，并且在一定領(lǐng)域上取得了很好的控制效果。該方法是通過計算輸出變量的李導(dǎo)數(shù)，得到需要的坐標(biāo)變換量和狀態(tài)反饋控制量，使非線性問題轉(zhuǎn)化為線性問題。其中文獻[2]研究了異步電機的反饋線性化控制問題，并取得了不錯的控制效果，文獻[3]研究了永磁同步電機的反饋線性化的位置控制。從以上結(jié)果來看，在模型精確化后反饋線性化控制對一類非線性系統(tǒng)有很好的控制效果。總而言之反饋線性化是一個很好處理非線性系統(tǒng)方法。

2 永磁同步電機數(shù)學(xué)模型

永磁同步電機的定子和普通電勵磁三相同步電機的定子是相似的。如果永磁體產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與勵磁線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一樣，也是正弦的，那么永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型與電勵磁同步電機基本相同[1]。為簡化分析，作如下假設(shè)：忽略鐵心飽和效應(yīng)；氣隙磁場呈正弦分布；不計渦流和磁滯損耗；轉(zhuǎn)子上沒有阻尼繞組，永磁體也沒有阻尼作用。采用表面式的永磁同步電機，其基于同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子坐標(biāo)的[d-q]數(shù)學(xué)模型如下[1]：

3 SVPWM介紹

4 系統(tǒng)實例仿真

5 結(jié) 語

本文介紹了反饋線性化控制和SVPWM的相關(guān)知識，然后結(jié)合永磁同步電機這個非線性系統(tǒng)，利用反饋線性化的方法，進行基于SVPWM的反饋線性化速度跟蹤控制的研究，通過MatLab 7.6/Simulink進行仿真實驗，從仿真的結(jié)果來看反饋線性化控制有很好的速度跟蹤效果，然后在不同擾動負載下，驗證了所設(shè)計速度跟蹤控制器的魯棒穩(wěn)定性，得出了控制器有很好的魯棒穩(wěn)定性的結(jié)論。

參考文獻

[1] 寇寶泉，程樹康.交流伺服電機及其控制[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[2] 張春朋，林飛.基于直接反饋線性化的異步電動機非線性控制[J].中國電機工程學(xué)報，2003，23（2）：99?102.

[3] 張翊誠，唐小琦.交流永磁同步電機的反饋線性化位置控制[J].華中科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2008，36（11）：95?98.

[4] ISIDORI Alberto.非線性控制系統(tǒng)[M].王奔，莊圣賢，譯.北京：電子工業(yè)出版社，2005.

[5] 王久和.電壓型PWM整流器的非線性控制[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[6] 王成元，夏加寬，孫宜標(biāo).現(xiàn)代電機控制技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[7] 馮垛生，劉希真.電力電子技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[8] 田逸，LIPO A Thomas.基于Matlab軟件的交流永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)研究[J].江蘇電器，2008（12）：26?30.

[9] 張純明，郭慶鼎.基于反饋線性化的交流直線永磁同步伺服電動機速度跟蹤控制[J].電工技術(shù)學(xué)報，2003，18（3）：5?9.

[10] 吳冰.基于Matlab/SimulinkSimPowerSystems 的永磁同步電機（PMSM）矢量控制系統(tǒng)建模與仿真[J].電子機械工程 2008，24（3）：57?59.

[11] 張秀峰，王娟.Matlab機電控制系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[12] 杜鵑，許強，賈正春.永磁同步電機的反饋線性化控制[J].船電技術(shù)，2003（1）：5?7.