永磁同步電機(jī)控制原理

1、永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)黎永華05.11l一 控制方式l二 SVPWM產(chǎn)生原理l三 轉(zhuǎn)子初始化定位一 控制方式l它控式由其它裝置帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)l自控式由自身控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。永磁同步電機(jī)同步就是指電流頻率和轉(zhuǎn)速是同步的，自控式就是控制電流頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)控制轉(zhuǎn)速。通常采取矢量控制矢量控制原理圖坐標(biāo)變換圖abc三相定子電流，經(jīng)過(guò)claeke變換為坐標(biāo)系，在經(jīng)過(guò)park變換為dq坐標(biāo)Clarke變換與逆變換Park變換與逆變換l一 控制方式l二 SVPWM產(chǎn)生原理l三 轉(zhuǎn)子初始化定位二 SVPWM產(chǎn)生原理l SVPWM是通過(guò)三相交流逆變橋的6個(gè)開(kāi)關(guān)的不同導(dǎo)通模式產(chǎn)生不同的電壓基本矢量，通過(guò)矢量合成，來(lái)合成任意矢量

2、（在實(shí)際允許范圍內(nèi)），通過(guò)導(dǎo)通時(shí)間的不同大小，來(lái)確定矢量的大小，這也就是SVPWM調(diào)制的原理。電壓空間矢量六邊形矢量圖l由上圖可以算出SVPWM產(chǎn)生的軟件流程方框圖SVPWM的軟件實(shí)現(xiàn)第一步：根據(jù)第一步：根據(jù) 和和 確定電壓空間矢量的相位確定電壓空間矢量的相位 置，即其所在的扇區(qū)。置，即其所在的扇區(qū)。 模塊輸入模塊輸入d_q坐標(biāo)系中坐標(biāo)系中d軸電壓分量值軸電壓分量值Ud和和q軸電壓分量軸電壓分量Uq，經(jīng)過(guò)反，經(jīng)過(guò)反PARK變換，轉(zhuǎn)換為變換，轉(zhuǎn)換為 坐標(biāo)系中，坐標(biāo)系中， 軸電壓分量軸電壓分量 和和 軸電壓分量軸電壓分量 ，輸入，輸入SVGEN_DQ模塊。在此模塊中，首先模塊。在此模塊中，首先通過(guò)

3、計(jì)算參考電壓矢量在通過(guò)計(jì)算參考電壓矢量在A_B_C定子坐標(biāo)系下定子坐標(biāo)系下的投影的投影Ua、Ub、Uc，然后投影值與，然后投影值與0比較，確比較，確定扇區(qū)。定扇區(qū)。UUUU第二步：計(jì)算兩個(gè)相鄰基本空間電壓矢量的導(dǎo)通第二步：計(jì)算兩個(gè)相鄰基本空間電壓矢量的導(dǎo)通 時(shí)間時(shí)間 確定扇區(qū)后，就能夠確定相鄰兩個(gè)基本空間電確定扇區(qū)后，就能夠確定相鄰兩個(gè)基本空間電壓矢量壓矢量 和和 ， 以以0 0扇區(qū)，扇區(qū)， 和和 為基本空間矢量為例說(shuō)明，如下圖所示。為基本空間矢量為例說(shuō)明，如下圖所示。 XU60XU0U60U 第三步：計(jì)算三個(gè)比較器的占空比第三步：計(jì)算三個(gè)比較器的占空比 根據(jù)各相位置，分配三個(gè)比較器的占空比，

4、如下表所根據(jù)各相位置，分配三個(gè)比較器的占空比，如下表所示示。 最后，將taon、tbon、tcon送入DSP的比較寄存器，由DSP的硬件電路輸出六路PWM脈沖給電機(jī)驅(qū)動(dòng)板驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。l一 控制方式l二 SVPWM產(chǎn)生原理l三 轉(zhuǎn)子初始化定位三 轉(zhuǎn)子初始化定位l 轉(zhuǎn)子初始位置信息是電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)運(yùn)行的前提，也是控制算法正確實(shí)施的必要條件。若轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)失誤，會(huì)嚴(yán)重影響到以后對(duì)轉(zhuǎn)子位置的計(jì)算，以致無(wú)法正確完成關(guān)于電機(jī)控制的其他一系列算法，將造成電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的紊亂并使之無(wú)法進(jìn)入正常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。通常采取的方法有: (1)磁定位法即強(qiáng)制啟動(dòng)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到一個(gè)已知位置; (2)靜止時(shí)通過(guò)特定的算法估算轉(zhuǎn)子位

5、置。l永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩方程1.5 ()eqdqd qTpiLL i idqLL1.5eqTp i對(duì)于表面式PMSM，于是電磁轉(zhuǎn)矩方程為：。0eT 0eT 0eT ，電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)，電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；，電機(jī)不轉(zhuǎn)， 當(dāng)給電機(jī)定子通如圖所示的is電流矢量時(shí)cos()sin()dseqseiiii電磁轉(zhuǎn)矩方程為：1.5sin()eseTpi于是通過(guò)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向可以得出轉(zhuǎn)子的初始位置信息 l1.磁定位法原理a 轉(zhuǎn)子在任意初始位置b 給定子通is電流矢量后c dq坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)后磁定位法即是給定子通90 e的電流矢量，從而使a軸、d軸、軸重合，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的初始化定位。l2.基于磁定位原理的攝動(dòng)定位 磁定位法

6、可以精確實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的初始定位，但可能造成轉(zhuǎn)子較大幅度的轉(zhuǎn)動(dòng)，這在有些機(jī)械設(shè)備上是不容許的。 基于磁定位原理的攝動(dòng)定位方法：給定子通以 方向?yàn)?的電流矢量，電動(dòng)機(jī)在上述電流矢量的作用之下開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，通過(guò)編碼器脈沖信號(hào)可得到電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，一旦檢測(cè)到編碼器脈沖數(shù)有變化，便立即封鎖PWM輸出，轉(zhuǎn)子的位置改變很小，而根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)向和給定的電流矢量就可以大致確定電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。接著改變電流矢量方向 ，使給定的電流矢量更接近電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極，再檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)向，通過(guò)轉(zhuǎn)向來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子初始位置的定位。0diqsiieel檢測(cè)轉(zhuǎn)子初始位置（即 ）步驟如下：第一步 確定一個(gè)45范圍第二步 攝動(dòng)定位過(guò)程100的定位攝動(dòng)過(guò)程分別給定子施加了2.5、2.25、2.125、2.1875、2.21875這幾個(gè)角度值的電流矢量l3.通過(guò)電感飽和特性實(shí)現(xiàn)定位l 永磁同步電機(jī)在各個(gè)方向上磁路的飽和程度是不一樣的，各個(gè)方向的磁導(dǎo)率是不一樣的，磁場(chǎng)存在非線性。因此對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子的不同方向，定子鐵心的等效電感值還是有些差別。l 因此我們給電機(jī)施加不同方向的相同幅值的一系列相同時(shí)間的電壓脈沖，脈沖結(jié)束時(shí)的定子電流合成矢量值的大小會(huì)不同，與定子電流合成矢量的方向有關(guān)，得到的電流最大的方向就是轉(zhuǎn)子磁極N極的方向。因?yàn)楫?dāng)定子磁動(dòng)勢(shì)合成矢量與轉(zhuǎn)子磁極N極一致時(shí)，磁路最飽和，磁導(dǎo)率最小對(duì)應(yīng)的電感值最小，電流上升最快，定子繞組