永磁同步電機(jī)的控制技術(shù) (1)課件講解

學(xué)習(xí)情境九永磁同步電機(jī)及其控制技術(shù)北汽新能源純電動(dòng)汽車使用的是一款永磁同步電機(jī)，最近該電機(jī)出現(xiàn)了故障，需要你去對(duì)電機(jī)進(jìn)行檢查。請(qǐng)你總結(jié)一下永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)及其控制技術(shù)。學(xué)習(xí)情景描述學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解永磁同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)；2.掌握永磁同步電機(jī)的工作原理；3.了解永磁同步電機(jī)的控制技術(shù)；4.掌握永磁同步電機(jī)的特點(diǎn)與應(yīng)用。工作任務(wù)1.在教師的指導(dǎo)下，制訂永磁同步電機(jī)的檢查計(jì)劃；2.根據(jù)檢查計(jì)劃對(duì)純電動(dòng)汽車的永磁同步電機(jī)進(jìn)行檢查。目標(biāo)和任務(wù)資訊三永磁同步電機(jī)的控制技術(shù)為了提高永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)性能，使其具有更快的響應(yīng)速度、更高的轉(zhuǎn)速精度、更寬的調(diào)速范圍，使其動(dòng)、靜響應(yīng)能夠與直流電機(jī)系統(tǒng)相媲美，人們提出了各種新型控制策略用于永磁同步電機(jī)的控制。1.恒壓頻比開環(huán)控制恒壓頻比開環(huán)控制的控制變量為電機(jī)的外部變量即電壓和頻率，控制系統(tǒng)將參考電壓和頻率輸入實(shí)現(xiàn)控制策略的調(diào)制器中，最后由逆變器產(chǎn)生一個(gè)交變的正弦電壓，施加在電機(jī)的定子繞組上，使之運(yùn)行在指定的電壓和參考頻率下。按照這種控制策略進(jìn)行控制，使供電電壓的基波幅值隨著速度指令成比例地線性增長，從而保持定子磁通的近似恒定。知識(shí)拓展2恒壓頻比開環(huán)控制的控制策略簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)速通過電源頻率進(jìn)行控制，不存在異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差和轉(zhuǎn)差補(bǔ)償問題。但同時(shí)，由于系統(tǒng)中不引入速度、位置等反饋信號(hào)，因而無法實(shí)時(shí)捕捉電機(jī)狀態(tài)，致使無法精確控制電磁轉(zhuǎn)矩；在突加負(fù)載或者速度指令時(shí)，容易發(fā)生失步現(xiàn)象；也沒有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。因此，恒壓頻比開環(huán)控制是控制電機(jī)磁通而沒有控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，控制性能差，通常只用于對(duì)調(diào)速性能要求一般的通用變頻器上。資訊三永磁同步電機(jī)的控制技術(shù)2.矢量控制矢量控制理論的基本思想，是以轉(zhuǎn)子磁鏈旋轉(zhuǎn)空間矢量為參考坐標(biāo)，將定子電流分解為正交的兩個(gè)分量：一個(gè)與磁鏈同方向，代表定子電流勵(lì)磁分量；另一個(gè)與磁鏈方向正交，代表定子電流轉(zhuǎn)矩分量。分別對(duì)其進(jìn)行控制，能獲得與直流電機(jī)一樣良好的動(dòng)態(tài)特性。矢量控制因其控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制軟件實(shí)現(xiàn)較容易，已被廣泛應(yīng)用到調(diào)速系統(tǒng)中。永磁同步電機(jī)矢量控制策略與異步電機(jī)矢量控制策略有些不同。由于永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速和電源頻率嚴(yán)格同步，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差恒等于零，沒轉(zhuǎn)差功率，控制效果受轉(zhuǎn)子參數(shù)影響小，因此，在永磁同步電機(jī)上更容易實(shí)現(xiàn)矢量控制。資訊三永磁同步電機(jī)的控制技術(shù)01矢量控制本身也存在如下缺陷02（2）由于需要進(jìn)行解耦運(yùn)算，采用了矢量旋轉(zhuǎn)變換，系統(tǒng)計(jì)算比較復(fù)雜。（1）轉(zhuǎn)子磁鏈的準(zhǔn)確觀測(cè)存在一定的難度，轉(zhuǎn)子磁鏈的計(jì)算對(duì)電機(jī)的參數(shù)有較強(qiáng)的依靠性，因此對(duì)參數(shù)變化較為敏感。為了克服這一問題，出現(xiàn)了多種參數(shù)辨識(shí)方法，但這些方法進(jìn)一步增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。資訊三永磁同步電機(jī)的控制技術(shù)3.直接轉(zhuǎn)矩控制永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)原理圖如圖9-8所示，它由永磁同步電機(jī)、PWM逆變器、磁鏈和轉(zhuǎn)矩計(jì)算及扇區(qū)判斷模塊、速度傳感器、開關(guān)表及調(diào)節(jié)器模塊等組成。圖9-8永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)原理圖4.智能控制為了提高永磁同步電機(jī)的控制性能和控制精度，模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等開始應(yīng)用于同步電機(jī)的控制。采用智能控制方法的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)，在多環(huán)控制結(jié)構(gòu)中，智能控制器處于最外環(huán)，充當(dāng)速度控制器，而內(nèi)環(huán)電流控制、轉(zhuǎn)矩控制仍采用PI控制（比例積分控制）、直接轉(zhuǎn)矩控制這些方法，這主要是因?yàn)橥猸h(huán)是決定系統(tǒng)的根本因素，而