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排列3 www.jeimw.cn 永磁同步电机控制策略分析

永磁同步电机控制策略分析 在永磁同步电机调速控制的策略当中,以矢量控制、直接转矩控制以及调压 调频控制最为普遍,如表 2-1 所示,三种控制策略各具其优缺点。其中,直接转 矩控制是在两相静止坐标系下,计算并控制电机的转矩,不需要将交流伺服系统 等效转化为直流伺服系统,避免了许多复杂的计算,但直接转矩控制的控制周期 长,在电机启动以及负载扭矩变动过程中,电流冲击大,使电机产生的电磁转矩 脉动较大 [34] 。矢量控制的基本思路是通过坐标变换模拟直流电机的控制方法来对 永磁同步电机进行控制,这种控制方式调速范围宽、调速精度高、响应速度快、 低速特性好,能够很好的满足交流伺服系统的应用要求 [35] 。因此,本文采用矢量 控制方法作为交流伺服系统的控制基础,并对矢量控制策略中几种不同的电流控 制方法进行研究和分析。

控制永磁同步电机的关键是实现电机瞬时转矩的高性能控制。从电机的数学 模型中可以看出,在系统参数不变的情况下,对电机输出转矩的瞬时控制最终可 归结为对交轴电流 q i 和直轴电流 d i 的控制。永磁同步电机矢量控制根据采用的电 流控制方法不同可分为下列几种不同方法: 0 d i 控制、弱磁控制、最大转矩控制、 功率因素 cos 1控制、最大效率控制、恒磁链控制等 [37] 。针对大功率交流伺服控 制系统,采用功率因数 cos 1控制或者恒磁链控制更为合理,此两种控制方法能 够获得比较高的功率因素,使逆变器的容量得到充分利用,以便实现大功率因数 控制。而对于中小功率交流伺服控制系统,其控制主要目标是获得较强的抗过载能力和较高的转矩响应特性,控制方法要求简单、可靠;一般不需要电机恒功率 运行。因此,在这种情况下,永磁同步电机适合采用表面永磁体转子结构以及 0 d i 的电流控制方法 [38] 。 根据式 2.13 永磁同步电机在 d-q 轴坐标系的状态方程可变为

此时 d i 、 q i 之间无耦合关系,且永磁同步电机的电磁转矩与交轴电流分量 q i 为线性 关系,其控制性能类似于直流电机,简化了控制过程。

 
     
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