淺析永磁同步電機(jī)控制策略.pdf

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1、I一抖貿(mào)發(fā)??????????．淺析永磁同步電機(jī)控制策略遼寧榮信電氣傳動(dòng)技術(shù)有限責(zé)任公司孫福祥中煤科創(chuàng)節(jié)能技術(shù)有限公司羅芳濱張磊張強(qiáng)【摘要】近年來，永磁同步電機(jī)憑借其體積小、損耗低、效率高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)實(shí)踐中與此同時(shí)，對(duì)永磁同步電機(jī)的控制研究也得到了廣泛的重視。本文就永磁同步電機(jī)的控制策略做出簡(jiǎn)單闡述，對(duì)比其優(yōu)缺點(diǎn)，分析永磁同步電機(jī)控制側(cè)率的發(fā)展方向?！娟P(guān)鍵詞】永磁同步電機(jī)；恒壓頻比開環(huán)控制；矢量控制；直接轉(zhuǎn)矩控制1．引言(1)電壓方程流電機(jī)的控制技術(shù)，將交流電機(jī)的定子電流近年來，隨

2、著電力電子技術(shù)、新型電由三相靜止軸系A(chǔ)J3C到同步旋轉(zhuǎn)軸系dq的解禍成互相獨(dú)立的產(chǎn)生磁鏈的分量和產(chǎn)生轉(zhuǎn)機(jī)控制理論和稀土永磁材料的快速發(fā)展，永變換得：矩的分量。分別控制這兩個(gè)分量就可以實(shí)現(xiàn)磁同步電動(dòng)機(jī)得以迅速的推廣應(yīng)用。永磁同對(duì)交流電機(jī)的磁鏈控制和轉(zhuǎn)矩控制的完全解步電動(dòng)機(jī)具有體積小，損耗低，效率高等優(yōu)Ud=RA+pLdi~一禍，從而達(dá)到理想的動(dòng)態(tài)性能。使交流傳動(dòng)點(diǎn)，在節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)日益受到重視的Ug=++cor~d(1)的動(dòng)、靜態(tài)特性有了顯著的改善，開創(chuàng)了交今天，對(duì)其研究就顯得非常必要。因此。這

3、流傳動(dòng)的新紀(jì)元。矢量控制是目前高性能里對(duì)永磁同步電機(jī)的控制策略進(jìn)行綜述，并=交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)所采用的主要控制方法，介紹了永磁同步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的各種控制Rd=Rq=R，R為定子相電阻，其中：具有很好的動(dòng)態(tài)性能。然而這種控制技術(shù)本策略發(fā)展方向。Ldid+，。身還是存在一些缺陷的，受電機(jī)參數(shù)影響較2．永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型(2)磁鏈方程大，由于電機(jī)參數(shù)在不同運(yùn)行情況與環(huán)境的永磁同步電機(jī)(PMSM)的永磁體和繞組，多變性，所以系統(tǒng)魯棒性不強(qiáng)；矢量控制的『繞組和繞組之間的相互影響，電磁之間的關(guān)根本是實(shí)現(xiàn)類

4、似直流電機(jī)的控制，因此需要1L,qlq(2)系十分復(fù)雜，由于磁路飽和等非線性因素，進(jìn)行復(fù)雜的解耦運(yùn)算，增加了信號(hào)處理工作建立精確的數(shù)學(xué)模型是很困難的。為了簡(jiǎn)化=廂負(fù)荷，要求更高的硬件處理器配合；PMSM的數(shù)學(xué)模型，我們通常作如下的假設(shè)：式中，為轉(zhuǎn)子(永磁體)在dq軸的磁5．直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)(1)磁路不飽和，電機(jī)電感不受電流變化鏈，=，ud、u。，id、iq和、分別1985年德國(guó)學(xué)者M(jìn)．OepenBrock教授首次影響，不計(jì)渦流和磁滯損耗；為dq軸的電流、電壓和磁鏈。、為dq軸提出了磁鏈采用六

5、邊形控制方案的直接轉(zhuǎn)矩(2)忽略齒槽、換相過程和電樞反應(yīng)的影的電感?？刂评碚摗Ｔ摲椒ㄖ皇窃诙ㄗ幼鴺?biāo)系下分析響；(3)轉(zhuǎn)矩方程‘交流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，強(qiáng)調(diào)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩進(jìn)(3)三相繞組對(duì)稱，永久磁鋼的磁場(chǎng)沿氣電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式為：行直接控制，省掉了矢量旋轉(zhuǎn)變換等復(fù)雜隙周圍正弦分布；一3．?的變換和計(jì)算。其磁場(chǎng)定向所用的是定子×lJ(4)電樞繞組在定子內(nèi)表面均勻連續(xù)分磁鏈，只要知道定子電阻就可以把它觀測(cè)出布：p為極對(duì)數(shù)，定子磁鏈空間矢量，i為來。因此，DTC大大減少了矢量控制技術(shù)中控(5)驅(qū)動(dòng)二極管和續(xù)流二

6、極管為理想元定子電流空間矢量。制性能易受參數(shù)變化影響的問題，很大程度件；3．恒壓頻比開環(huán)控制(VVVF)上克服了矢量控制的缺點(diǎn)。(6)轉(zhuǎn)子磁鏈在氣隙中呈正弦分布。恒壓頻比開環(huán)控制(VVVF)是為了得到轉(zhuǎn)差角頻率越大，轉(zhuǎn)矩越大。轉(zhuǎn)差角頻對(duì)于永磁同步電機(jī)來說，即用固定轉(zhuǎn)子理想的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩一速度特性，基于在率增加，轉(zhuǎn)矩也增加。說明異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩的參考坐標(biāo)來描述和分析其穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能改變電源頻率進(jìn)行調(diào)速的同時(shí)，又要保證電和轉(zhuǎn)矩增長(zhǎng)率都可以通過控制定子磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)是十分方便的。此時(shí)，取永磁體基波勵(lì)磁磁動(dòng)機(jī)

7、的磁通不變的思想而提出的。按照這種予的角頻率來控制。也就是說，異步電機(jī)DTC場(chǎng)軸線即永磁體磁極的軸線為d軸，而q軸逆控制策略進(jìn)行控制，使供電電壓的基波幅值是建立在電機(jī)轉(zhuǎn)差角頻率控制的理論基礎(chǔ)上時(shí)針方向朝前90。電角度。d軸與參考軸A之間隨著速度指令成比例的線性增長(zhǎng)，從而保持的。而同步電機(jī)并不存在這種轉(zhuǎn)差角頻率，夾角為。圖1為永磁同步電機(jī)(PMSM)矢量定子磁通的近似恒定。VVVF控制策略簡(jiǎn)單，正是由于這個(gè)原因，DTC策略在同步電機(jī)上圖。易于實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)速通過電源頻率進(jìn)行控制。沒有能夠快速地得到應(yīng)用。直

8、到1996年英國(guó)但同時(shí)，由于系統(tǒng)中不引入速度、位置等反的French．C~Acarnley．P發(fā)表了關(guān)于PMSM的饋信號(hào)，因此無法實(shí)時(shí)捕捉電機(jī)狀態(tài)，致使DTC的論文，1997年由澳大利亞的ZhongL，無法精確控制電磁轉(zhuǎn)矩：在突加負(fù)載或者速Rahman．M．T教授和南航的胡育文教授等合作度指令時(shí)，容易發(fā)生失步現(xiàn)象；也沒有快速提出了基于FMSM的DTC方案，初步解決了DTC的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性因此，恒壓頻比開環(huán)控制控制策略在PMSM上應(yīng)用的理論基礎(chǔ)。有了這電機(jī)磁通而沒有控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，控制