永磁同步電機的矢量控制策略的研究和實現(xiàn)復習過程

永磁同步電機的矢量控制策略的研究和實現(xiàn)一.永磁同步電機動態(tài)數(shù)學模型的控制策略電動機是電能與機械能轉換的能量載體，電氣傳動控制技術則通過電壓、電流、頻率等電氣量，實現(xiàn)速度、轉矩、角度、位移等機械量的控制、使得生產(chǎn)機械按照人們期望的方式運行。2相對于異步電機，永磁同步電機具有功率密度大，功率因數(shù)高，效率高，體積小、重量輕等特點。作為一種極具發(fā)展前景的新型電機，由于其自身的優(yōu)良性能，具有節(jié)能環(huán)保的特點，將會贏得更為廣闊的發(fā)展空間。3三相靜止坐標系下的定子磁鏈方程其中，為定子三相繞組的磁鏈，為定子三相繞組的自感系數(shù)，為定子三相繞組兩兩之間的互感系數(shù)，為方向與A相繞組軸線方向的夾角。三相靜止坐標系下的電壓方程:4定子三相繞組是對稱的且互為120度，所以有:由于三相繞組是星型連接，且無中線，所以有:所以三相靜止坐標系下的定子磁鏈方程可表示為電壓方程可表示為轉子電角速度可表示為2023/2/75電磁轉矩方程可表示為根據(jù)永磁同步電機在三相靜止坐標系下的數(shù)學模型公式可以看出，許多電機參數(shù)和轉子位置角度有關，而其是時變系數(shù)，所以此時系統(tǒng)是非線性的。由于非線性系統(tǒng)的復雜性，利用坐標變換原理簡化永磁同步電機的數(shù)學模型。根據(jù)坐標變換原理，可建立永磁同步電機在兩相旋轉坐標系下的數(shù)學模型。2023/2/76dq軸系下的電壓方程定子磁鏈方程電壓方程7電磁轉矩方程可表示為

從上式可知，由于轉子磁鏈幅值為恒定值，通過控制永磁同步電動機定子電流的d,q軸分量便可控制永磁同步電機的電磁轉矩輸出。運動方程可表示為其中，J為轉動慣量，B為粘滯摩擦系數(shù)。對于表貼式三相PMSM，定子電感滿足其中，為電機的機械角度，rad/s；Nr為電機的轉速,r/min2023/2/782023/2/792023/2/710PMSM(Permanentsynchronousmotor)的控制策略按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)直接轉矩控制系統(tǒng)非線性控制系統(tǒng)自適應控制滑膜變結構控制智能控制在上述諸多控制策略中，只有前兩種方法廣泛應用于實際的變頻調(diào)速系統(tǒng)中。而其他的控制方法大都停留在理論實驗階段，并沒有在實際中得到廣泛應用。11二.PMSM電機的FOC控制策略

定子電流經(jīng)過坐標變換后轉化為兩相旋轉坐標系上的電流和，從而調(diào)節(jié)轉矩和實現(xiàn)弱磁控制。FOC中需要測量的量為：定子電流、轉子位置角

1、工作原理12以轉子磁場定向系統(tǒng)動態(tài)性能好，控制精度高控制簡單、具有直流電機的調(diào)速性能運行平穩(wěn)、轉矩脈動很小2、FOC特點13

控制

定子電流中只有交軸分量，是一種轉子磁鏈定向控制，且定子磁動勢空間矢量與永磁體磁場空間矢量正交，電機的輸出轉矩與定子電流成正比?？刂葡鄬Ρ容^簡單，實現(xiàn)起來比較容易。其性能類似于直流電機，控制系統(tǒng)簡單，轉矩性能好，可以獲得很寬的調(diào)速范圍，適用于高性能的數(shù)控機床、機器人等場合。電機運行功率因數(shù)低，電機和逆變器容量不能充分利用。3、FOC控制方式14

控制控制交、直軸電流分量，保持PMSM的功率因數(shù)為1，在條件下，電機的電磁轉矩隨電流的增加呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。可以充分利用逆變器的容量。不足之處在于能夠輸出的最大轉矩較小。最大轉矩/電流比控制

也稱為單位電流輸出最大轉矩的控制（最優(yōu)轉矩控制）。它是凸極PMSM用的較多的一種電流控制策略。當輸出轉矩一定時，逆變器輸出電流最小，可以減小電機的銅耗。對于表面式永磁同步電機來說，的控制即為最大轉矩電流比控制。15（1）SVPWM模塊（2）電流讀取模塊（3）轉子速度/位置反饋模塊（4）PID控制模塊（5）坐標變換模塊16171.研究永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的工作原理、模型建立和仿真驗證;2.采用TMS320F28335數(shù)字信號處理器為控制芯片，完成永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的軟硬件設計與實現(xiàn);3.并對交流調(diào)速實驗平臺進行搭建和實驗驗證，可以實現(xiàn)高性能的數(shù)字化調(diào)速算法及智能控制算法實驗。硬件部分：設計永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的控制板電路和電源電路、系統(tǒng)主電路、信號檢測電路和系統(tǒng)保護電路。軟件部分：在硬件平臺建立的基礎上，設計永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的主程序、中斷服務子程序、轉子位置及轉速計算程序、空間電壓矢量調(diào)制程序等。以此為基礎，搭建永磁同步電機矢量控制系