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首页死区补偿自抗扰控制抑制PMSM转矩脉动研究
"该文研究了一种具有死区补偿的自抗扰控制策略,用于抑制永磁同步电机(PMSM)的转矩脉动。在传统自抗扰控制的基础上,通过引入死区补偿,改善了由于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的死区效应导致的电机性能问题。" 文章详细介绍了永磁同步电机(PMSM)在调速控制过程中,由于SVPWM的死区效应,可能会引起电机控制系统性能下降和转矩脉动增大。为了解决这一问题,作者提出了一个创新的控制方案,即结合死区补偿的自抗扰控制(ADRC)。这种控制方法旨在增强系统的稳定性和效率,同时减少转矩脉动。 自抗扰控制是一种先进的控制理论,它能够自动适应系统内部和外部扰动,保持系统的稳定运行。然而,在实际应用中,PMSM的转矩脉动仍然是一个挑战,特别是在传统的自抗扰控制策略下。因此,作者在原有的自抗扰控制器中加入了死区补偿机制,以抵消SVPWM产生的死区效应。 通过仿真和实验,该文验证了具有死区补偿的自抗扰PMSM驱动系统的效果。结果显示,这种方法显著降低了系统的谐波含量,使得速度驱动系统更加平滑,转矩脉动得到有效抑制。这表明,所提出的控制策略能改善电机的动态性能,提高其工作效率,对于优化PMSM的运行和控制具有重要意义。 该研究提供了一种新的方法来处理SVPWM引起的死区效应,并通过自抗扰控制技术优化了PMSM的转矩控制,为永磁同步电机的高性能应用提供了理论支持和实践指导。该文的研究成果对于电机控制领域的工程师和技术人员来说,具有很高的参考价值,有助于推动电机控制技术的进步。
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第 31 卷 第 4 期
Vol. 31 No. 4
控 制 与 决 策
Control and Decision
2016 年 4 月
Apr. 2016
具有死区补偿的自抗扰控制下 PMSM 转矩脉动抑制方法
文章编号: 1001-0920 (2016) 04-0667-06 DOI: 10.13195/j.kzyjc.2015.1008
荣智林
1,2
, 陈启军
1
(1. 同济大学 电子与信息工程学院,上海 201804;2. 株洲南车时代电气股份有限公司,湖南 株洲 412001)
摘 要: 空间矢量脉宽调制死区效应对永磁同步电机 (PMSM) 的调速控制系统及转矩脉动有一定影响, 为了削弱其
不利作用, 在永磁同步电机矢量控制基础上, 提出一种新型的具有死区补偿的自抗扰 PMSM 控制方案, 针对传统自
抗扰控制策略下电机转矩脉动较大的缺陷, 在原有的自抗扰控制策略中加入死区补偿. 仿真及实验结果表明, 具有死
区补偿的自抗扰 PMSM 驱动系统, 谐波含量明显减少, 速度驱动系统更加平稳, 有效抑制了转矩脉动.
关键词: 永磁同步电机;死区补偿;转矩脉动;自抗扰控制
中图分类号: TM921 文献标志码: A
Torque ripple suppression method of PMSM based on ADRC with dead-
time compensation
RONG Zhi-lin
1,2
, CHEN Qi-jun
1
(1. College of Electronics and Information Engineering,Tongji University,Shanghai 201804,China;2. Zhuzhou CSR
Times Electric Co Ltd,Zhuzhou 412001,China.Correspondent:RONG Zhi-lin,E-mail:18607332387@163.com)
Abstract:::The permanent magnet synchronous motor(PMSM) speed control system and its torque ripple can be affected
by the dead-time effect of space vector pulse width modulation(SVPWM). To solve this problem, on the basis of the
vector control method, a novel active-disturbance rejection controller(ADRC) with dead-time compensation is presented.
By combining dead-time compensation with ADRC, the magnitude of torque ripple can be significantly reduced. Simulation
results show that the harmonic content can be reduced dramatically, the speed control system is more stable, and the torque
ripple can be suppressed effectively in the improved ADRC system.
Keywords:::permanent magnet synchronous motor;dead-time compensation;torque ripple;active disturbance rejection
control
0 引引引 言言言
永磁同步电机具有高功率密度、高效率、高转距
电流比、高可靠性等特点
[1-2]
, 在军民两用装备及生产
领域应用广泛, 同时, 在军用装备、印刷机械、数控机
床、民用自动生产线等领域也对电机系统的动态响应
速度、位置精度、转矩脉动以及稳态误差等关键性能
提出了更高的要求. 将新型的现代控制理论与工程技
术相结合, 用以提高系统的控制性能具有重要的学术
研究意义和实际应用价值
[3-5]
. 同时, 单一的矢量控制
方法难以满足高性能交流永磁电机驱动系统对于特
殊场合应用的要求, 经典控制理论与现代控制理论形
成的理论体系, 如预测控制、遗传算法以及 𝐻
∞
鲁棒
控制等可以使控制性能在某一方面有更大提高
[6-8]
,
但控制时仍需要电机的精确数学模型, 而且运算量较
大, 控制系统成本较高.
在永磁同步电机调速控制系统中, 三相桥式电压
型逆变器通常采用开关频率大的 IGBT、MOSFET 等
功率开关器件, 具有非理想开关特性. 在三相桥式逆
变器中, 为了防止上下桥臂短路故障, 通常在同一桥
臂的上下两个管间设置同时关闭时间 (即死区). 虽然
这段死区时间在整个开关周期中所占比例较小, 但是
由于较高的驱动开关频率影响, 会产生一系列的死区
效应, 导致逆变器的输出电流和电压波形畸变严重,
造成 PMSM 电磁转矩脉动较大, 严重影响了系统的运
行性能
[9-10]
.
中国科学院系统科学研究所的韩京清
[11]
在非线
性PID 控制技术基础上发展了改进型非线性控制技
术, 于 20 世纪 90 年代末提出了自抗扰控制 (ADRC),
收稿日期: 2015-03-06;修回日期: 2015-11-07.
基金项目: 国家 863 计划项目(2011AA11A10102).
作者简介: 荣智林(1971−), 男, 教授级高级工程师, 博士生, 从事轨道交通大功率交流传动及其控制系统的研究;陈启
军(1966−), 男, 教授, 博士生导师, 从事智能机器人及其系统、嵌入式系统、网络化系统及其应用等研究.
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