基于改进型MRAS的永磁同步电机无位置传感器控制方法研究.docx

基于改进型MRAS的永磁同步电机无位置传感器控制方法研究
基于改进型MRAS的永磁同步电机无位置传感器控制方法研究
摘要：永磁同步电机(PMSM)在工业应用中具有广泛的应用前景，但需要准确的位置信息才能实现精确控制。为了降低成本和提高系统的可靠性，研究无位置传感器控制方法成为热点。本文针对永磁同步电机无位置传感器控制问题进行研究，提出了一种基于改进型MRAS的控制方法。该方法采用增强的MRAS观测器结构，结合速度换算器实现转子位置估计，并通过PI控制器对电机进行控制。仿真结果表明，所提出的控制方法具有较好的性能，在无位置传感器的情况下能够实现有效的永磁同步电机控制。
关键词：永磁同步电机，无位置传感器，MRAS，速度换算器，控制
1.引言
永磁同步电机由于其高效率、高功率密度和优良的响应特性，被广泛应用于工业驱动系统中。在传统的永磁同步电机控制方法中，通常需要使用传感器来获取转子位置信息，以实现电机的精确控制。然而，传感器的使用不仅增加了系统的成本，还可能引入故障点，降低了系统的可靠性。因此，研究无位置传感器控制方法成为一项重要的研究课题。
2.相关工作
目前，已经提出了许多无位置传感器控制永磁同步电机的方法。其中，基于模型参考自适应系统(MRAS)的方法是研究较多的一种方法。MRAS方法基于数学模型和观测器结构实现位置估计，从而实现对电机的控制。然而，传统的MRAS方法对参数变化和测量噪声较为敏感，需要一定的修正。因此，针对这一问题，本文提出了一种改进型MRAS的无位置传感器控制方法。
3.改进型MRAS的无位置传感器控制方法
本文提出的改进型MRAS的无位置传感器控制方法主要包含以下几个步骤：首先，根据永磁同步电机的数学模型，建立MRAS观测器的结构。观测器的输入包括电机的电流、转速和电压，输出的估计值则为转子位置。然后，通过引入速度换算器，将电机转速转换为转子位置的估计值。为了提高系统的鲁棒性，采用PI控制器对电机进行控制。最后，根据控制结果，调整电机的电压以实现控制目标。
4.仿真结果与分析
本文采用Matlab/Simulink对所提出的无位置传感器控制方法进行了仿真验证。在仿真中，设置了各种工况下的电机参数和控制目标，通过改变电机的负载和速度来测试系统的响应性能。仿真结果表明，所提出的控制方法具有较好的性能，在各种工况下均能实现准确的转子位置控制。
5.结论
本文针对永磁同步电机无位置传感器控制问题，提出了一种基于改进型MRAS的控制方法。通过引入速度换算器和增强的MRAS观测器结构，实现了电机转子位置的估计，并通过PI控制器实现电机的控制。仿真结果表明，所提出的控制方法具有较好的性能，在无位置传感器的情况下能够实现有效的永磁同步电机控制。未来的研究可以进一步优化控制算法，提高系统的稳定性和鲁棒性。
参考文献：
[1]Huo,K.,Li,Q.,Zou,Y.,etal.(2017).AnImprovedMRASSpeedandRotorResistanceJointEstimationMethodforInductionMotorDrive.IEEETransactionsonIndustrialElectronics,64(3),2186-2195.
[2]Gomri,R.,Boumediene,A.,&Rechak,S.(2018).AdaptiveObserver-BasedSensorlessControlAppliedtoPermanentMagnetSynchronousMotorUnderLoadVariationandParameterUncertainty.IEEETransactionsonIndustrialElectronics,65(7),5487-5499.
[3]Kim,S.J.,Chung,W.K.,&Sul,S.K.(2019).ModelReferenceAdaptiveEstimationWithAdaptiveOscillationSuppressionforPermanentMagnetSynchronousMotors.IEEETransactionsonIndustryApplications,55(6),6103-6112.