永磁同步电机伺服系统控制策略综述

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1、《电气自动化)2o13年第35卷第1期综述Survey永磁同步电机伺服系统控制策略综述邵伟，李晓宁，董明(1．中国工程物理研究院化工材料研究所，四川绵阳621900；2．电子科技大学机械电子工程学院，四川成都611731)摘要：介绍了永磁同步电机运行的两种基本模式，即开环模式与闭环模式；从整体上将目前永磁同步电机的各种控制策略研究方向总结成三个方面，即针对闭环调节器的控制，针对电机自身的控制和针对位置、速度等反馈技术的控制，给出了几种主要控制策略的原理与结构框图，展望了进一步研究的方向。关键词：PMSM运行模式；控制策略；解耦控制；矢量控制；直接转矩控制D

2、OI：10．3969／j·issn．1000-3886．2013．01．001[中图分类号]TM351[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2013)01—000l一03ControlStrategyReview0fPermanentMagnetSynchronousMotorServoSystemSHA0Wei．LIXiao．ning．DONGMing(1．InstituteofChemicalMaterials，CAEP，MianyangSichuan621900，China；2．SchoolofMechatronicsEngineering

3、，UESTC，ChengduSichuan611731，China)Abstract：Twobasicoperationwaysofpermanentmagnetsynchronousmotors(PMSM)aredescribedinthispaper，andprinciplesandstructurediagramofsomemajorcontrolstrategiesarealsogiven．ForthecurrentcontrolstrategyofPMSM，threeaspectsweresummarizedasawhole，thatistosa

4、y，thecontrolstrategiesformotoritself，theclosed—loopcontrollerofservosystemandpositionandspeed~edbacktechnology．Finally，thefurtherresearchfieldsofPMSMservocontrolsystemareputforwarded．Keywords：operationwaysofPMSM；controlstrategy；decouplingcontrol；vectorcontrol；DTC0引言以下条件成立：①转子上只有永磁

5、体，无阻尼绕组；②定子绕组是三相对称的；③不计铁心和磁滞损耗，磁路线性且不饱和；④作为一种同步电机，和传统的绕线式感应电机相比较，永磁反电动势是比较标准的正弦波；⑤忽略磁场高次谐波。同步电机(PMSM)具有显著的优点，它无转子绕组，机械结构简2．1永磁同步电机状态方程单，功率损耗低，动态响应迅速，转矩波动系数小，整体性能可靠。永磁同步电机根据其转子的磁因此，永磁同步电动机应用十分广泛，在国民经济的各个领域发挥着巨大的作用，如在工业、农业、航天航空与国防领域等。目前路结构常分为面装式、嵌入式和内较为广泛的应用是高精度数控机床，工业机器人等，这些场合对埋式三种

6、。由于面装式结构的凸极电机的控制性能、控制精度、可靠性都有较高要求。效应弱，气隙磁场大而均匀‘，所以常作为伺服系统的首选。1伺服系统构成永磁同步电机在由坐标系下一个典型的伺服控制系统，其基本结构如图1所示。它包的数学模型如图2所示。图2永磁同步括：伺服电机，机械传动机构，整流与逆变器，位置／速度检测机磁链方程为：电机dq坐标模型构，数字控制器，电源，接口与保护部件等。j．dLf1)【：Lqi。其中，L、L为d、q轴同步电感；i、i为定子电流矢量d、q轴分量；、为定子磁链的d,q轴分量；为转子磁链。电压方程为：(2)图1典型全数字伺服系统框图2永磁同步电机的

7、数学模型其中，R为定子绕组电阻，、为定子电压矢量d,q轴分量；在分析永磁同步电机的数学模型时，为了简化起见，常假设转矩方程为：T=p收稿日期：2012—05—06~O×i=p(did一i)(3)基金项目：国家自然科学基金资助项目(60971037)；电子科技大学校青运动方程为：=+Bo3M+．，do9M(4)年基金重点项目(JX0792)ElectricalAutomation1《电气自动化)2013年第35卷第1期综述Survey(EJ，=PM(5)仍具有非线性，强耦合，多变量等特点，寻求比普通PID调节器更其中，．，为转动惯量；为负载转矩；B为黏滞摩擦

8、系数；∞优良的控制策略是提高交流伺服系统性能的有效途径之一。为机械