浅析永磁同步电机控制策略.pdf

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1、I一抖贸发⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．浅析永磁同步电机控制策略辽宁荣信电气传动技术有限责任公司孙福祥中煤科创节能技术有限公司罗芳滨张磊张强【摘要】近年来，永磁同步电机凭借其体积小、损耗低、效率高等优点，被广泛应用于各种生产实践中与此同时，对永磁同步电机的控制研究也得到了广泛的重视。本文就永磁同步电机的控制策略做出简单阐述，对比其优缺点，分析永磁同步电机控制侧率的发展方向。【关键词】永磁同步电机；恒压频比开环控制；矢量控制；直接转矩控制1．引言(1)电压方程流电机的控制技术，将交流电机的定子电流近年来，随

2、着电力电子技术、新型电由三相静止轴系AJ3C到同步旋转轴系dq的解祸成互相独立的产生磁链的分量和产生转机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，永变换得：矩的分量。分别控制这两个分量就可以实现磁同步电动机得以迅速的推广应用。永磁同对交流电机的磁链控制和转矩控制的完全解步电动机具有体积小，损耗低，效率高等优Ud=RA+pLdi~一祸，从而达到理想的动态性能。使交流传动点，在节约能源和环境保护日益受到重视的Ug=++cor~d(1)的动、静态特性有了显著的改善，开创了交今天，对其研究就显得非常必要。因此。这

3、流传动的新纪元。矢量控制是目前高性能里对永磁同步电机的控制策略进行综述，并=交流电机调速系统所采用的主要控制方法，介绍了永磁同步电动机控制系统的各种控制Rd=Rq=R，R为定子相电阻，其中：具有很好的动态性能。然而这种控制技术本策略发展方向。Ldid+，。身还是存在一些缺陷的，受电机参数影响较2．永磁同步电机的数学模型(2)磁链方程大，由于电机参数在不同运行情况与环境的永磁同步电机(PMSM)的永磁体和绕组，多变性，所以系统鲁棒性不强；矢量控制的『绕组和绕组之间的相互影响，电磁之间的关根本是实现类

4、似直流电机的控制，因此需要1L,qlq(2)系十分复杂，由于磁路饱和等非线性因素，进行复杂的解耦运算，增加了信号处理工作建立精确的数学模型是很困难的。为了简化=厢负荷，要求更高的硬件处理器配合；PMSM的数学模型，我们通常作如下的假设：式中，为转子(永磁体)在dq轴的磁5．直接转矩控制(DTC)(1)磁路不饱和，电机电感不受电流变化链，=，ud、u。，id、iq和、分别1985年德国学者M．OepenBrock教授首次影响，不计涡流和磁滞损耗；为dq轴的电流、电压和磁链。、为dq轴提出了磁链采用六

5、边形控制方案的直接转矩(2)忽略齿槽、换相过程和电枢反应的影的电感。控制理论。该方法只是在定子坐标系下分析响；(3)转矩方程‘交流电机的数学模型，强调对电机的转矩进(3)三相绕组对称，永久磁钢的磁场沿气电磁转矩的表达式为：行直接控制，省掉了矢量旋转变换等复杂隙周围正弦分布；一3．⋯的变换和计算。其磁场定向所用的是定子×lJ(4)电枢绕组在定子内表面均匀连续分磁链，只要知道定子电阻就可以把它观测出布：p为极对数，定子磁链空间矢量，i为来。因此，DTC大大减少了矢量控制技术中控(5)驱动二极管和续流二

6、极管为理想元定子电流空间矢量。制性能易受参数变化影响的问题，很大程度件；3．恒压频比开环控制(VVVF)上克服了矢量控制的缺点。(6)转子磁链在气隙中呈正弦分布。恒压频比开环控制(VVVF)是为了得到转差角频率越大，转矩越大。转差角频对于永磁同步电机来说，即用固定转子理想的永磁同步电机转矩一速度特性，基于在率增加，转矩也增加。说明异步电机的转矩的参考坐标来描述和分析其稳态和动态性能改变电源频率进行调速的同时，又要保证电和转矩增长率都可以通过控制定子磁场对转是十分方便的。此时，取永磁体基波励磁磁动机

7、的磁通不变的思想而提出的。按照这种予的角频率来控制。也就是说，异步电机DTC场轴线即永磁体磁极的轴线为d轴，而q轴逆控制策略进行控制，使供电电压的基波幅值是建立在电机转差角频率控制的理论基础上时针方向朝前90。电角度。d轴与参考轴A之间随着速度指令成比例的线性增长，从而保持的。而同步电机并不存在这种转差角频率，夹角为。图1为永磁同步电机(PMSM)矢量定子磁通的近似恒定。VVVF控制策略简单，正是由于这个原因，DTC策略在同步电机上图。易于实现，转速通过电源频率进行控制。没有能够快速地得到应用。直

8、到1996年英国但同时，由于系统中不引入速度、位置等反的French．C~Acarnley．P发表了关于PMSM的馈信号，因此无法实时捕捉电机状态，致使DTC的论文，1997年由澳大利亚的ZhongL，无法精确控制电磁转矩：在突加负载或者速Rahman．M．T教授和南航的胡育文教授等合作度指令时，容易发生失步现象；也没有快速提出了基于FMSM的DTC方案，初步解决了DTC的动态响应特性因此，恒压频比开环控制控制策略在PMSM上应用的理论基础。有了这电机磁通而没有控制电机的转矩，控制