电子科技大学硕士答辩模板

3 死区对电气参数辨识的影响及补偿方法
PMSM电气参数辨识需要 采集电机输入电压、电机定 子电流和电机转速； 转速通过编码器采集，电 流通过电流传感器采集； 电压采集有两种方式： 方式一：电压传感器采集；
已辨识电机参数
ref

PI
* iq
iq
* id =0 id
PI PI
* uq * ud
死区补偿后电流波形
3
死区对电气参数辨识的影响及补偿方法 仿真结果：永磁磁链、电感辨识波形
0.6 0.4 0.2 0 (a) 0.6 0.4 0.2 0 0.04 0.03 0.02 0.01 0 (c) 0.04 0.03 0.02 0.01 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 (d) 0.25 0.3 时间/s 0.35 0.4 0.45 0.5 (b)
ˆ,n ˆ m
可调模型
ˆd v1 Ri ˆq v2 v1ud v2uq ) m ˆ (k f2 k f1 s )( Ri ˆ (0) m ˆ (k g2 k g1 s ) v2 n ˆ (0) n
参数自适应律
2 永磁同步电机电气参数在线辨识 电阻的自适应辨识模型：
2 永磁同步电机电气参数在线辨识
本文提出的PMSM电气参数在线自适应辨识算法主要分为以下两步进 行： 第一步：当PMSM运行在高转速情况下时，电感L、永磁磁链ψf对 电阻值不敏感。因此可以用一个不是很精确的电阻初始估计值 来在线精确辨识电感L和永磁磁链ψf。 第二步：当PMSM运行在低转速情况下时，电阻值对电感L和永磁 磁链ψf不敏感。因此可以利用已辨识得到的较精确的电感L和永 磁磁链ψf反过来辨识定子电阻值R。
转速n=2000rpm)
0.5
永磁磁链/Wb
0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
辨识值 真实值
真实值：0.2865Wb 辨识值：0.2855Wb
0.4
0.45
0.5
0.04 0.03 0.02 0.01 0 辨识值 真实值
电感/H
真实值：22.5mH 辨识值：22.5mH
T ˆ (k 1) ˆ (k ) 1 r r ˆ ˆ r (k 1) M r (k ) Nu L r (k ) 0 T T ˆ (k 1) ˆ (k ) 0 L L
负载转矩扰动会影响PMSM驱动系统的动静态性能，比如大型雷 达天线会受到风力矩扰动，使转速瞬态降落，给目标的跟踪带来 影响。因此，需要引入扰动补偿器对转矩扰动进行补偿。负载转 矩辨识可实时辨识出负载转矩为扰动补偿器提供补偿依据。 本课题研究的机械参数辨识包括：转动惯量辨识和负载转矩辨 识。
4 永磁同步电机机械参数在线辨识
2 永磁同步电机电气参数在线辨识 永磁同步电机在dq轴下的数学模型：
R d id L i dt q
R iq L
i d L
0

1
0 0 u d f u 1 q L L
ˆ (k ) r ˆ r (k ) T ˆ (k ) L
ˆ2 (k 1) M 22 x ˆ2 (k ) u x ˆ2 (k )] l[w(k ) M12 x
H 2 (2 p 1 F22 ) H1 ( F22 p)2 l1 H1 F22 H1 F12 H 2 F12 ( H1 F22 H1 F12 H 2 )
ud uq
M
永磁同步电机
ˆq di dt ˆ u R ˆq q f i L L L
i d iq

id
ˆ R
可调模型
ˆ ˆ = (k kh1 ) iq e R h2 s L
参数自适应律
2 永磁同步电机电气参数在线辨识 仿真结果：永磁磁链和电感的辨识结果(电阻初始值R0=2.5ohm,
x1 (k ) m (k )
2 永磁同步电机电气参数在线辨识 电气参数在线辨识原理： 模型参考自适应参数辨识
PMSM作为参考模型，PMSM在dq 轴的数学模型作为可调模型， 可调模型含有待辨识参数 两个模型具有相同物理意义的 输入输出量 参数自适应律在线调整可调参 数，使可调模型输出跟踪参考 模型输出
u
参考模型 (PMSM)
硕士学位论文答辩
论文题目：
专 业： 答辩人： 导 师：
2012年5月31日
报告提纲
1 课题背景及研究意义
2 永磁同步电机电气参数在线辨识 3 死区对电气参数辨识的影响及补偿方法 4 永磁同步电机机械参数在线辨识 5 总结和展望
1
课题背景及研究意义
随着伺服技术的发展，利用电力电子器件和DSP芯片来控制的永磁 同步电机（PMSM）驱动系统应用越来越广泛。如雷达伺服、家电设 备、交通运输、办公自动化、以及电动医疗领域等。
辨识参数
3
死区对电气参数辨识的影响及补偿方法 仿真结果：死区补偿的仿真波形
理想电流波形
A相电流波形/A
2 1 0 -1 -2 2 1 0 -1 -2 2 1 0 -1 -2 (c) 20[ms/div] (b) (a)
A相电流波Leabharlann /AA相电流波形/A有死区影响电流波形： 电流波形出现削峰和 钳位现象
ym
可调模型
y


e
参数自适应律
辨识的参数
2 永磁同步电机电气参数在线辨识 参数自适应律的设计：波波夫超稳定理论
r 0
u

线性定常前向回路G(s)
v
w
非线性反馈回路（ v）
① 将系统转化为由线性定常前向回路和非线性反 馈回路组成的反馈系统； ② 非线性反馈回路满足Popov积分不等式； ③ 使线性定常前向回路满足严格正实。
ud*uq*
SVPWM
PWM 逆变器
ud uq
PMSM
iact. iest.

180 e 240
240 e 300
' tbon tbon Tcom
' taon taon Tcom
可调模型
参数自适应律
e

300 e 360
' tcon tcon Tcom
死区补偿方法采用基于空间矢量的死 区补偿方法； 根据转子电角度，补偿三相中某一项 的导通时间，以达到补偿三项的目的；
补偿方法
' tbon tbon Tcom ' taon taon Tcom
0 e 60 60 e 120
死区补偿
120 e 180
' tcon tcon Tcom
补偿前永磁磁链辩识 值：0.3341Wb，真实 值 0.2865Wb
补偿后永磁磁链辩识 值：0.2854Wb 补偿前电感辨识值： 22.65mH，真实值 22.5mH 补偿后电感辨识值： 22.6mH
电感/H
永磁磁链/Wb
3
死区对电气参数辨识的影响及补偿方法 仿真结果：电阻辨识波形
3 2.5
真实值：2.23ohm 辨识值：2.24ohm
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
时间 [s]
4 永磁同步电机机械参数在线辨识
负载转矩辨识原理：降阶龙伯格负载观测器
r (k 1) (k 1) M r TL (k 1) r (k ) (k ) Nu r TL (k )
A
B
B
ˆ (k ) J
Jn

ˆ (k ) J
4 永磁同步电机机械参数在线辨识
转动惯量辨识仿真结果：
0.016 0.014 0.012 辨识值 真实值
真实值：0.01087kg.m^2 辨识值：0.01077kg.m^2
转动惯量[kg*m2]
0.01 0.008 0.006 0.004 0.002
转动惯量辨识原理：基于扰动观测器（DOB）的转动惯量辨识
扰动观测器



s
Te


s
Jn
Jn

q1
J (k )
e
kT
( k 1)T kT
e (t )q1dt
q1 (t )2 dt
, (k 1, 2,...)
( k 1)T


kT ( k 1)T

A

kT
( k 1)T
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
时间/s
2 永磁同步电机电气参数在线辨识 仿真结果：电阻的辨识结果(转速n=100rpm)
3 2.8 2.6 2.4
辨识值 真实值
真实值：2.23Wb 辨识值：2.2388Wb
电阻/Ohm
2.2 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 时间/s
( p 1)2 l2 H1 F22 H1 F12 H 2
x1 (k 1) M11 M12 x1 (k ) N1 u x (k 1) = M 2 21 M 22 x2 (k ) N 2 x (k ) y (k ) I 0 1 x2 (k )