永磁同步電動機電流環(huán)矢量控制文檔(編輯修改稿)
2025-08-03 16:35 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 定子磁通正交；目的是將定子磁通與轉(zhuǎn)子磁通的q坐標(biāo)軸對齊，例如，與轉(zhuǎn)子磁通垂直。為了實現(xiàn)這個目的，控制與轉(zhuǎn)子磁通正交的定子電流分量以產(chǎn)生命令規(guī)定的轉(zhuǎn)矩，并且直接分量被設(shè)定為0。定子電流的直接分量可悲用在某些磁場減弱的情況下，這有抗拒轉(zhuǎn)子磁通的作用，并且減少反電動勢，這樣可實現(xiàn)更高速的運行。FOC包含控制由一個矢量表示的定子電流、這個控制所基于的設(shè)計是，將一個三相時間和速度決定系統(tǒng)變換為一個兩坐標(biāo)（d和q坐標(biāo)）非時變系統(tǒng)。這些設(shè)計導(dǎo)致一個與DC及其控制結(jié)構(gòu)相似的結(jié)構(gòu)。FOC及其需要兩個常數(shù)作為輸入基準(zhǔn)：轉(zhuǎn)矩分量（與q坐標(biāo)對齊）和磁通分量（與d坐標(biāo)對齊）。由于FOC完全基于這些設(shè)計，此控制結(jié)構(gòu)處理即時電量。這使得在每個工作運轉(zhuǎn)中（穩(wěn)定狀態(tài)和瞬態(tài)）實現(xiàn)準(zhǔn)確控制，并且受限于帶寬數(shù)學(xué)模型。l 接下來仍是集中坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。其中需要注意的是，clark變換不需要角的信息，park變換（靜止兩相與旋轉(zhuǎn)兩相）需要角的信息，即需要位置編碼器或者通過無位置傳感器算法來解決。l FOC進行轉(zhuǎn)矩配置的基本系統(tǒng)配置對以上圖示做如下說明：首先通過電流傳感器測量電機定子兩相電流。電流測量值饋入clarke變換模塊。這個設(shè)計的輸出被指定為和，電流的這兩個分量是park變換的輸入，他們提供了d，q旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)框架內(nèi)的電流。和分量與基準(zhǔn)（磁通基準(zhǔn)）和（轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)）相比較。在這一點上，這個控制結(jié)構(gòu)顯示了一個有意思的優(yōu)勢：它可被用來通過簡單地改變磁通基準(zhǔn)并獲得轉(zhuǎn)子磁通位置來控制同步或HVPM機器。與同步永磁電機一樣，轉(zhuǎn)子磁通是固定的，并由磁體確定；所以無需產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁通。因此，當(dāng)控制一個PMSM時，應(yīng)被設(shè)定為零。由于HVPM電機的運轉(zhuǎn)需要生成一個轉(zhuǎn)子磁通，磁通基準(zhǔn)一定不能為零。這很方便地解決了“經(jīng)典”控制結(jié)構(gòu)的一個主要缺陷：異步至同步驅(qū)動的可移植性。當(dāng)使用一個速度FOC是，轉(zhuǎn)矩命令可以是速度調(diào)節(jié)器的輸出，速度調(diào)節(jié)器的輸出是和；他們被應(yīng)用于反相器park變換。這個設(shè)計的輸出是和，他們是靜止正交基準(zhǔn)框架內(nèi)的定子矢量電壓分量。這些事空間矢量脈寬調(diào)制（PWM的輸入）。這個塊的輸出是驅(qū)動此反相器的信號。這里park與park逆變換需要轉(zhuǎn)子磁通位置。以上各個模塊計算中用到的參數(shù)的準(zhǔn)確性對整體性能影響也較大，這里分支就是參數(shù)辨識的及時性與準(zhǔn)確性，位置檢測衍生出各種觀測器，即磁鏈觀測由此確定角來參與計算。 SVPWM技術(shù)原理 SVPWM調(diào)制技術(shù)原理空間矢量脈寬調(diào)制SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)，實際上是對應(yīng)于交流感應(yīng)電機或永磁同步電機中的三相電壓源逆變器功率器件的一種特殊的開關(guān)觸發(fā)順序和脈寬大小的組合，這種開關(guān)觸發(fā)順序和組合將在定子線圈中產(chǎn)生三相互差120176。電角度、失真較小的正弦波電流波形。實踐和理論證明，與直接的正弦脈寬調(diào)制(SPWM)技術(shù)相比，SVPWM的優(yōu)點主要有：(1) SVPWM優(yōu)化諧波程度比較高，消除諧波效果要比SPWM好，實現(xiàn)容易，并且可以提高電壓利用率。(2) SVPWM比較適合于數(shù)字化控制系統(tǒng)。目前以微控器為核心的數(shù)字化控制系統(tǒng)是發(fā)展趨勢，所以逆變器中采用SVPWM應(yīng)是優(yōu)先的選擇。對稱電壓三相正弦相電壓的瞬時值可以表示為： (223)其中Um為相電壓的幅值，ω=2πf為相電壓的角頻率。，在該平面上形成一個復(fù)平面，復(fù)平面的實軸與A相電壓向量重合，虛軸超前實軸，分別標(biāo)識為Re、Im。在這個復(fù)平面上，定義三相相電壓ua、ub、uc合成的電壓空間矢量為： (224) 電壓空間矢量。定義開關(guān)量a，b，c和a39。，b39。，c39。表示6個功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)a，b或c為1時，逆變橋的上橋臂開關(guān)管開通，其下橋臂開
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