永磁同步电机的矢量控制策略的研究和实现.pptVIP

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 */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。 */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。 */19 */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: */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 */19 * 电磁转矩方程可表示为 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。 */19 dq轴系下的电压方程 定子磁链方程 电压方程 */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 */19 * */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。而其他的控制方法大都停留在理论实验阶段，并没有在实际中得到广泛应用。 */19 二.PMSM电机的FOC控制策略 */19 定子电流经过坐标变换后转化为两相旋转坐标系上的电流 和 ，从而调节转矩和实现弱磁控制。 FOC中需要测量的量为：定子电流、 转子位置角 1、工作原理 */19 以转子磁场定向 系统动态性能好，控制精度高 控制简单、具有直流电机的调速性能 运行平稳、转矩脉动很小 2、FOC特点 */19 控制 定子电流中只有交轴分量，是一种转子磁链定向控制，且定子磁动势空间矢量与永磁体磁场空间矢量正交，电机的输出转矩与定子电流成正比。控制相对比较简单，实现起来比较容易。 其性能类似于直流电机，控制系统简单，转矩性能好，可以获得很宽的调速范围，适用于高性能的数控机床、机器人等场合。电机运行功率因数低，电机和逆变器容量不能充分利用。 3、FOC控制方式