永磁同步电机矢量控制策略研究和实现
19页1、永磁同步电机矢量控制策略的研究与实现,主要内容,基于永磁同步电机动态数学模型的控制策略 PMSM电机的FOC控制策略 后续的工作,2/19,一.永磁同步电机动态数学模型的控制策略,电动机是电能与机械能转换的能量载体,电气传动控制技术则通过电压、电流、频率等电气量,实现速度、转矩、角度、位移等机械量的控制、使得生产机械按照人们期望的方式运行。,3/19,相对于异步电机,永磁同步电机具有功率密度大,功率因数高,效率高,体积小、重量轻等特点。作为一种极具发展前景的新型电机,由于其自身的优良性能,具有节能环保的特点,将会赢得更为广阔的发展空间。,4/19,5/19,三相静止坐标系下的定子磁链方程,其中, 为定子三相绕组的磁链, 为定子三相绕组的自感系数, 为定子三相绕组两两之间的互感系数,为 方向与A相绕组轴线方向的夹角。,三相静止坐标系下的电压方程:,6/19,2018/11/19,定子三相绕组是对称的且互为120度,所以有:,由于三相绕组是星型连接,且无中线,所以有:,所以三相静止坐标系下的定子磁链方程可表示为,电压方程可表示为,转子电角速度可表示为,7/19,2018/11/19,电磁转
2、矩方程可表示为,根据永磁同步电机在三相静止坐标系下的数学模型公式可以看出,许多电机参数和转子位置角度有关,而其是时变系数,所以此时系统是非线性的。由于非线性系统的复杂性,利用坐标变换原理简化永磁同步电机的数学模型。根据坐标变换原理,可建立永磁同步电机在两相旋转坐标系下的数学模型。,8/19,dq轴系下的电压方程,定子磁链方程,电压方程,9/19,2018/11/19,电磁转矩方程可表示为,从上式可知,由于转子磁链幅值为恒定值,通过控制永磁同步电动机定子电流的d, q轴分量便可控制永磁同步电机的电磁转矩输出。,运动方程可表示为,其中,J为转动惯量,B为粘滞摩擦系数。,对于表贴式三相PMSM,定子电感满足,其中, 为电机的机械角度,rad/s;Nr为电机的转速,r/min,10/19,2018/11/19,11/19,2018/11/19,PMSM(Permanent synchronous motor)的控制策略 按转子磁链定向的矢量控制系统 直接转矩控制系统 非线性控制系统 自适应控制 滑膜变结构控制 智能控制 在上述诸多控制策略中,只有前两种方法广泛应用于实际的变频调速系统中。而其他
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