永磁同步电机全速域无传感器复合控制策略研究

摘要

为解决单一的永磁同步电机无传感器控制策略在特定转速区间控制效果不佳的问题，提出一种新的复合策略，以实现全速域高性能控制。在矢量控制电流控制器环节，使用神经网络PID控制器，当突加负载时，0.02 s即可恢复到原转速，提高系统的鲁棒性；在零、低速段，采用改进方波高频信号注入法，避免使用滤波器，无需调节滤波系数，在转速上减少0.03 s的延时，进一步提高了控制精度；在中高速段，采用超螺旋滑模观测器，通过采用积分形式消除高频噪声，减小误差以及相位延迟，但使用固定的滑模参数会使估算精度容易受到参数干扰产生误差，降低控制精度比较低，对此提出了改进的粒子群优化算法(improved particle swarm optimization, IPSO)超螺旋滑模观测器，转速误差仅有0.1 r/min;最后，通过采用改进加权切换函数，仅有0.5 s的抖动时间，高效实现2种控制策略的切换。经过仿真验证，该复合控制策略使永磁同步电机在各速度区间均具有较高的估算精度和优良的动态响应性能。

关键词

永磁同步电机 / 神经网络PID / 方波高频信号注入法 / 粒子群优化算法 / 超螺旋滑模观测器 / 加权切换函数