永磁同步電機(jī)控制策略綜述

1 引言 　　近年來，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、新型電機(jī)控制理論和稀土永磁材料的快速發(fā)展，永磁同步電動(dòng)機(jī)得以迅速的推廣應(yīng)用。永磁電機(jī) 永磁同步電機(jī) 臺(tái)灣永磁電機(jī)來自臺(tái)灣，專業(yè)馬達(dá)制造商。銷售熱線：021-60441818、60441919 、13016568808 QQ：363646441永磁同步電動(dòng)機(jī)具有體積小，損耗低，效率高等優(yōu)點(diǎn)，在節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)日益受到重視的今天，對(duì)其研究就顯得非常必要。因此。這里對(duì)永磁同步電機(jī)的控制策略進(jìn)行綜述，并介紹了永磁同步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的各種控制策略發(fā)展方向。 　　2 永磁同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型 　　當(dāng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的定子通入三相交流電時(shí)，三相電流在定子繞組的電阻上產(chǎn)生電壓降。由三相交流電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電樞磁動(dòng)勢(shì)及建立的電樞磁場(chǎng)，一方面切割定子繞組，并在定子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；另一方面以電磁力拖動(dòng)轉(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。電樞電流還會(huì)產(chǎn)生僅與定子繞組相交鏈的定子繞組漏磁通，并在定子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)漏電動(dòng)勢(shì)。此外，轉(zhuǎn)子永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)也以同步轉(zhuǎn)速切割定子繞組。從而產(chǎn)生空載電動(dòng)勢(shì)。為了便于分析，在建立數(shù)學(xué)模型時(shí)，假設(shè)以下參數(shù)：①忽略電動(dòng)機(jī)的鐵心飽和；②不計(jì)電機(jī)中的渦流和磁滯損耗；③定子和轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)沿定子內(nèi)圓按正弦分布，即忽略磁場(chǎng)中所有的空間諧波；④各相繞組對(duì)稱，即各相繞組的匝數(shù)與電阻相同，各相軸線相互位移同樣的電角度。永磁電機(jī) 永磁同步電機(jī) 臺(tái)灣永磁電機(jī)來自臺(tái)灣，專業(yè)馬達(dá)制造商。銷售熱線：021-60441818、60441919 、13016568808 QQ：363646441 　　在分析同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型時(shí)，常采用兩相同步旋轉(zhuǎn)(d，q)坐標(biāo)系和兩相靜止(α，β)坐標(biāo)系。圖1給出永磁同步電動(dòng)機(jī)在(d，q)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。 　　(1)定子電壓方程為： 　　式中：r為定子繞組電阻；p為微分算子，p=d/dt；id，iq為定子電流；ud，uq為定子電壓；ψd，ψq分別為磁鏈在d，q軸上的分量；ωf為轉(zhuǎn)子角速度(ω=ωfnp)；np為電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)。 　　(2)定子磁鏈方程為： 　　式中：ψf為轉(zhuǎn)子磁鏈。 　　(3)電磁轉(zhuǎn)矩為： 　　式中：J為電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 　　若電動(dòng)機(jī)為隱極電動(dòng)機(jī)，則Ld=Lq，選取id，iq及電動(dòng)機(jī)機(jī)械角速度ω為狀態(tài)變量，由此可得永磁同步電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)方程式為： 　　由式(7)可見，三相永磁同步電動(dòng)機(jī)是一個(gè)多變量系統(tǒng)，而且id，iq，ω之間存在非線性耦合關(guān)系，要想實(shí)現(xiàn)對(duì)三相永磁同步電機(jī)的高性能控制，是一個(gè)頗具挑戰(zhàn)性的課題。 　　3 永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制策略 　　任何電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩都是由主磁場(chǎng)和電樞磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的。直流電動(dòng)機(jī)的主磁場(chǎng)和電樞磁場(chǎng)在空間互差90°，因此可以獨(dú)立調(diào)節(jié)；交流電機(jī)的主磁場(chǎng)和電樞磁場(chǎng)互不垂直，互相影響。因此，長期以來，交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制性能較差。經(jīng)過長期研究，目前的交流電機(jī)控制有恒壓頻比控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等方案。 　　3．1 恒壓頻比控制 　　恒壓頻比控制是一種開環(huán)控制。它根據(jù)系統(tǒng)的給定，利用空間矢量脈寬調(diào)制轉(zhuǎn)化為期望的輸出電壓uout進(jìn)行控制，使電動(dòng)機(jī)以一定的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。在一些動(dòng)態(tài)性能要求不高的場(chǎng)所，由于開環(huán)變壓變頻控制方式簡單，至今仍普遍用于一般的調(diào)速系統(tǒng)中，但因其依據(jù)電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)模型，無法獲得理想的動(dòng)態(tài)控制性能，因此必須依據(jù)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。永磁同步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型為非線性、多變量，它含有ω與id或iq的乘積項(xiàng)，因此要得到精確的動(dòng)態(tài)控制性能，必須對(duì)ω和id，iq解耦。近年來，研究各種非線性控制器用于解決永磁同步電動(dòng)機(jī)的非線性特性。 　　3．2 矢量控制 　　高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)需要現(xiàn)代控制理論的支持，對(duì)于交流電動(dòng)機(jī)，目前使用最廣泛的當(dāng)屬矢量控制方案。自1971年德國西門子公司F．Blaschke提出矢量控制原理，該控制方案就倍受青睞。因此，對(duì)其進(jìn)行深入研究。 永磁電機(jī) 永磁同步電機(jī) 臺(tái)灣永磁電機(jī)來自臺(tái)灣，專業(yè)馬達(dá)制造商。銷售熱線：021-60441818、60441919 、13016568808 QQ：363646441　　

都是交流量，其空間矢量在空間以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，因此調(diào)節(jié)、控制和計(jì)算都不方便。型號(hào):XYT132S-4-5.5KW XYT132M-4-7.5KW XYT160L-4-15KW XYT160M-4-11KW XYT180M-4-18.5KW XYT180L-4-22KW XYT200L-4-30KW

TYCX100L-4 3

TYCX132S-4 5.5

TYCX132M-4 7.5

TYCX160M-4 11

TYCX160L-4 15

TYCX180M-4 18.5

TYCX180L-4 22

TYCX200L-4 30

TP-三相永磁同步電動(dòng)機(jī)
CMTP80M1-4-50-0.55
CMTP80MA-4-50-0.55
CMTP80MB-4-50-0.75
CMTP80M2-4-50-0.75
CMTP90S-4-50-1.1
CMTP90L4-50-1.5
CMTP100LA4-50-2.2
CMTP100LB4-50-3
CMTP112M4-50-4
CMTP132M4-50-7.5
CMTP132S4-50-5.5
CMTP160M4-50-11
CMTP160L4-50-15
CMTP180M4-50-18.5
CMTP180L4-50-22
*注：CMTP80M1-4-50-0.55：
CMTP 三相永磁同步電動(dòng)機(jī) ，80-機(jī)座中心高度代號(hào)，M-機(jī)座長度代號(hào)：S、M、L ,4-極數(shù)（電機(jī)轉(zhuǎn)速代號(hào)），50-基準(zhǔn)頻率 50HZ 0.55-額定功率 0.55KW

需借助復(fù)雜的坐標(biāo)變換進(jìn)行矢量控制，而且對(duì)電動(dòng)機(jī)參數(shù)的依賴性很大，難以保證完全解耦，使控制效果大打折扣。 　永磁電機(jī) 永磁同步電機(jī) 臺(tái)灣永磁電機(jī)來自臺(tái)灣，專業(yè)馬達(dá)制造商。銷售熱線：021-60441818、60441919 、13016568808 QQ：363646441　3．3