永磁同步電機(jī)工作原理及控制策略(編輯修改稿)
2024-12-22 22:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 R TK ()LTs? 2375G D seK ()ns()aEs( ) ( )U s U s??BLDC電動機(jī)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 ?PMSM和 BLDC電機(jī)的工作原理 （ 1） 開環(huán)控制： u/f恒定 （ 2） 閉環(huán)控制： ? 矢量控制 （ 70年代） ? 直接轉(zhuǎn)矩控制（ 80年代） ? 永磁同步電機(jī)控制方式 ?PMSM和 BLDC電機(jī)的工作原理 定子電流經(jīng)過坐標(biāo)變換后轉(zhuǎn)化為兩相 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的電流 和 ，從而 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩 和實(shí)現(xiàn)弱磁控制。 FOC中需要測量的量為：定子電流、 轉(zhuǎn)子位置角 ds qsii? PMSM電機(jī)的 FOC控制策略 eT 工作原理 ? 以轉(zhuǎn)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(jī)的調(diào)速性能 ? 運(yùn)行平穩(wěn) 、 轉(zhuǎn)矩脈動很小 FOC特點(diǎn) ? PMSM電機(jī)的 FOC控制策略 ? 控制 定子電流中只有交軸分量 ， 且定子磁動勢空間矢量與永磁體磁場空間矢量正交 ， 電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與定子電流成正比 。 其性能類似于直流電機(jī) ， 控制系統(tǒng)簡單 ， 轉(zhuǎn)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(jī)床 、機(jī)器人等場合 。 電機(jī)運(yùn)行功率因數(shù)低 ， 電機(jī)和逆變器容量不能充分利用 。 FOC控制方式 ? PMSM電機(jī)的 FOC控制策略 0di ? ? 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(jī)的電磁轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩較小 。 ? 最大轉(zhuǎn)矩 /電流比控制 也稱為單位電流輸出最大轉(zhuǎn)矩的控制 （ 最優(yōu)轉(zhuǎn)矩控制 ） 。 它是凸極 PMSM用的較多的一種電流控制策略 。 當(dāng)輸出轉(zhuǎn)矩一定時 ， 逆變器輸出電流最小 ， 可以減小電機(jī)的銅耗 。 ? PMSM電機(jī)的 FOC控制策略 cos 1? ?cos 1? ? 坐標(biāo)變換 （ 1） Clarke（ 3s/2s） 變換 60?60?O ACB ??2Ni?3 BNi2Ni?3 CNi3N：三相繞組每相繞組匝數(shù) ：兩相繞組每相繞組匝數(shù) 各相磁動勢為有效匝數(shù)與電流 的乘積，其相關(guān)空間矢量均位 于有關(guān)相的坐標(biāo)軸上。 2N? PMSM電機(jī)的 FOC控制策略 設(shè)磁動勢波形是正弦分布的，當(dāng)三相總磁動勢與相 總磁動勢與二相總磁動勢相等時，兩套繞組瞬時磁 動勢在 軸上的投影都應(yīng)相等，因此 ???2 3 3 332 3 33c os 60 c os 6011()22sin 60 sin 603()2A B CA B CBCBCN i N i N i N iN i i iN i N i N iN i i??????? ? ?? ? ?????321112233022ABCii Nii Ni???? ???????? ????? ?????? ??? ?????? PMSM電機(jī)的 FOC控制策略 考慮變換前后總功率不變，可得匝數(shù)比應(yīng)為 2 / 3102 1 33 2 21322C??????????????????????1112 223 33022ABCiiiii???? ???????? ????? ?????? ???????3223NN ?3 / 21112 223 33022C????????? ???坐標(biāo)系變換矩陣： 可得 ? PMSM電機(jī)的 FOC控制策略 如果三相繞組是 Y形聯(lián)結(jié)不帶零線，則有 302122ABi ii i???????? ??????? ???? ????????2031162ABiiii?????? ????? ???????? ?????0A B Ciii? ? ?于是 ? PMSM電機(jī)的 FOC控制策略 ? d兩個交流電流 和兩個 直流電流 ，產(chǎn)生同樣 的以同步轉(zhuǎn)速 旋轉(zhuǎn)的合 成磁動勢 軸和矢量 都以 轉(zhuǎn)速 旋轉(zhuǎn)，分量 的長短不變。 軸與 軸 的夾角 隨時間變化 （ 2） Park（ 2s/2r） 變換 1?sFdqii、
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