交流永磁同步伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)精(編輯修改稿)
2025-06-18 04:32 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 仍然在 d軸上，即兩個(gè)磁極處于正交狀態(tài)； 4）轉(zhuǎn)子趨于與定子磁勢(shì)對(duì)準(zhǔn)，一旦轉(zhuǎn)子開(kāi)始旋轉(zhuǎn)， DSP根據(jù)編碼器測(cè)量出的新的轉(zhuǎn)子位置，通過(guò)矢量變換算法不斷更新電流矢量，以維持兩個(gè)磁場(chǎng)始終處于正交狀態(tài)。 qβd rFsi ?2?? ? 3 交流永磁同步電機(jī)的 PWM控制 ? PMSM驅(qū)動(dòng)器的主回路一般采用交 — 直 — 交的結(jié)構(gòu)。 SLRLL1L2L3C1C2uSua p w M/ ua p w Mub p w M/ ub p w Muc p w M/ uc p w MT1T2T3T4T5T6ZZZoabcnP M S M ? IGBT （ Insulatedgate Bipolar Transistor ） 由 MOSFET和 GTR復(fù)合而成，結(jié)合二者的優(yōu)點(diǎn)。 ? 功率晶體管的特點(diǎn) —— 電流驅(qū)動(dòng)，開(kāi)關(guān)速度較低，所需驅(qū) 動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜。但集電極和發(fā)射極間的電壓基本不隨電壓升高而變化。 ? MOSFET的優(yōu)點(diǎn) —— 電壓驅(qū)動(dòng)，開(kāi)關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動(dòng)功率小而且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，但耐壓越高源極和漏極間的電阻越大。 ? 交流電機(jī)系統(tǒng)也普遍采用 PWM的控制技術(shù)產(chǎn)生繞組電壓和電流。 ? 據(jù)統(tǒng)計(jì)，已見(jiàn)著文獻(xiàn)的交流電機(jī) PWM控制方法有數(shù)十種之多， ? 研究主要集中在如何實(shí)現(xiàn)高效率、低諧波、易實(shí)現(xiàn)等方面。 ? 常用的方法有三種： 正弦波脈寬調(diào)制（ SPWM） 空間矢量脈寬調(diào)制（ SVPWM） 電流跟蹤控制。 SPWM技術(shù) （ Sinusodal Pulse Width Modulation） ?用直流電壓信號(hào)去調(diào)制三角波信號(hào)，得到一個(gè) 脈沖序列。 ?占空比由直流電壓幅值決定。 PWMutuc三 角 波 發(fā) 生 器? 用正弦波信號(hào)去調(diào)制三角波信號(hào)，會(huì)得到一個(gè)占空比按正弦規(guī)律變化的脈沖序列。 ? 脈沖的頻率由三角波頻率決定，脈沖的占空比由電壓幅值決定。 ? 脈沖序列可能包含各次諧波的頻譜成份，但其基波由調(diào)制波決定 ,r e f tuuP W Mu00refututta )b )+ua r e f++ub r e fuc r e futaP W MubP W MucP W Mu are fu br e fu c re futtttaP W MubP W Muc P W Mutu0002 sU? 2 sU? 2 sU?2 sU?2 sU? 2 sU?a )b )c )d )aPWMuare fu br e fu c re futttttubP W MuaP W MucPWMuSLRLL1L2L3C1C2uSua p w M/ ua p w Mub p w M/ ub p w Muc p w M/ uc p w MT1T2T3T4T5T6ZZZoabcnP M S MSVPWM（ Space Vector PWM）技術(shù) ? 交流電動(dòng)機(jī)輸入三相正弦電流在電動(dòng)機(jī)空間形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 ? SVPWM（ Space Vector PWM） 技術(shù)的基本思路就是把電機(jī)和逆變器看做一體，通過(guò) 控制逆變器功率器件的 開(kāi)關(guān)模式及導(dǎo)通時(shí)間 ，產(chǎn)生 有效電壓矢量 來(lái)逼近 圓形磁場(chǎng)軌跡 的一種方法。 ? 這種方法利用電壓空間矢量直接生成三相 PWM波，特別適用于 DSP直接計(jì)算，且方法簡(jiǎn)便。 ? 可以證明： SVPWM比一般的 SPWM直流電壓利用率提高 15%。 合成電壓空間矢量 ? 在電機(jī)定子上與軸垂直的剖面上建立一靜止坐標(biāo)系 OABC,其原點(diǎn)在軸心上，三相繞組的軸線分別在此坐標(biāo)系的A,B,C三個(gè)坐標(biāo)軸上。 ? 每一相相電壓幅值和極性隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化。可用空間矢量描述，方向始終在ABC坐標(biāo)系中各相的軸線上。 ? 定義 合成定子電壓矢量 為： ? 電壓矢量是一個(gè)以電源角頻率速度旋轉(zhuǎn)的空間矢量。 C0B0A0s uuuu ???合成磁鏈空間矢量 ? Ψ由定子電流和轉(zhuǎn)子磁極產(chǎn)生的 磁鏈。 ? 同樣可以定義合成磁鏈空間矢量： ? 磁鏈?zhǔn)噶宽敹说倪\(yùn)動(dòng)軌跡為磁鏈圓。 s A 0 B 0 C 0? ? ?Ψ Ψ Ψ ΨsmΨ ejt??Ψ電壓矢量和 磁鏈?zhǔn)噶康年P(guān)系 ? 用合成空間矢量表示的定子電壓方程式為 ? 當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不是很低時(shí)，定子電阻壓降在式中所占的成分很小，可忽略不計(jì)，則定子合成電壓與合成磁鏈空間矢量的近似關(guān)系為 ? 上式表明，當(dāng)磁鏈幅值一定時(shí)， Us的大小與 Ψs的變化率 成正比，其方向則與磁鏈?zhǔn)噶空?，即磁鏈圓的切線方向。 tdd ssΨu ?tR dd ssssΨIu ??? 當(dāng)磁鏈?zhǔn)噶吭诳臻g旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，電壓矢量也連續(xù)地按磁鏈圓的切線方向運(yùn)動(dòng) 2?弧度，其軌跡與磁鏈圓重合。 ? 這樣，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的軌跡問(wèn)題就可 轉(zhuǎn)化為電壓空間矢量的運(yùn)動(dòng)軌跡問(wèn)題 。 ? SVPWM是通過(guò) Vα、 Vβ計(jì)算出 逆變器功率器件的導(dǎo)通時(shí)間， 從而 產(chǎn)生有效電壓矢量來(lái)逼近圓形磁場(chǎng)軌跡的一種方法。 P I速 度 、 位 置 檢 測(cè)3 相逆 變 器p m s musP IP a r k逆 變 換U qP IU dS VP W MP a r k逆 變 換C l a r k變 換nr e fnfi q r e fi d r e f = 0θi qi di ai bUαUβiαiβ逆變器中的電壓關(guān)系 ? 逆變器上、下橋臂的開(kāi)關(guān)器件在任一時(shí)刻導(dǎo)通關(guān)斷狀態(tài)正好相反，所以只用上橋臂的三個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件來(lái)描述逆變器的工作狀態(tài)就足夠了。 ? 如果把上橋臂功率開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通狀態(tài)用 “ 1”表示，關(guān)斷用 “ 0”表示，
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