永磁同步電動(dòng)機(jī)控制策略綜述
3.3 直接轉(zhuǎn)矩控制
矢量控制方案是一種有效的交流伺服電動(dòng)機(jī)控制方案。但因其需要復(fù)雜的矢量旋轉(zhuǎn)變換,而且電動(dòng)機(jī)的機(jī)械常數(shù)低于電磁常數(shù),所以不能迅速地響應(yīng)矢量控制中的轉(zhuǎn)矩。針對(duì)矢量控制的這一缺點(diǎn),德國(guó)學(xué)者Depenbrock于上世紀(jì)80年代提出了一種具有快速轉(zhuǎn)矩響應(yīng)特性的控制方案,即直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)。該控制方案摒棄了矢量控制中解耦的控制思想及電流反饋環(huán)節(jié),采取定子磁鏈定向的方法,利用離散的兩點(diǎn)式控制直接對(duì)電動(dòng)機(jī)的定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行調(diào)節(jié),具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。DTC最早用于感應(yīng)電動(dòng)機(jī),1997年L Zhong等人對(duì)DTC算法進(jìn)行改造,將其用于永磁同步電動(dòng)機(jī)控制,目前已有相關(guān)的仿真和實(shí)驗(yàn)研究。
DTC方法實(shí)現(xiàn)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的雙閉環(huán)控制。在得到電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩值后,即可對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行DTC。圖2給出永磁同步電機(jī)的DTC方案結(jié)構(gòu)框圖。它由永磁同步電動(dòng)機(jī)、逆變器、轉(zhuǎn)矩估算、磁鏈估算及電壓矢量切換開關(guān)表等環(huán)節(jié)組成,其中ud,uq,id,iq為靜止(d,q)坐標(biāo)系下電壓、電流分量。本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/163967.htm
雖然,對(duì)DTC的研究已取得了很大的進(jìn)展,但在理論和實(shí)踐上還不夠成熟,例如:低速性能、帶負(fù)載能力等,而且它對(duì)實(shí)時(shí)性要求高,計(jì)算量大。
3.4 解耦控制
永磁同步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型經(jīng)坐標(biāo)變換后,id,id之間仍存在耦合,不能實(shí)現(xiàn)對(duì)id和iq的獨(dú)立調(diào)節(jié)。若想使永磁同步電動(dòng)機(jī)獲得良好的動(dòng)、靜態(tài)性能,就必須解決id,iq的解耦問題。若能控制id恒為0,則可簡(jiǎn)化永磁同步電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)方程式為:
此時(shí),id與iq無(wú)耦合關(guān)系,Te=npψfiq,獨(dú)立調(diào)節(jié)iq可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的線性化。實(shí)現(xiàn)id恒為0的解耦控制,可采用電壓型解耦和電流型解耦。前者是一種完全解耦控制方案,可用于對(duì)id,iq的完全解耦,但實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜;后者是一種近似解耦控制方案,控制原理是:適當(dāng)選取id環(huán)電流調(diào)節(jié)器的參數(shù),使其具有相當(dāng)?shù)脑鲆妫⑹冀K使控制器的參考輸入指令id*=O,可得到id≈id*=0,iq≈iq*o,這樣就獲得了永磁同步電動(dòng)機(jī)的近似解耦。圖3給出基于矢量控制和id*=O解耦控制的永磁同步電動(dòng)機(jī)
調(diào)速系統(tǒng)框圖。
雖然電流型解耦控制方案不能完全解耦,但仍是一種行之有效的控制方法,只要采取較好的處理方式,也能得到高精度的轉(zhuǎn)矩控制。因此,工程上使用電流型解耦控制方案的較多。然而,電流型解耦控制只能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)電流和轉(zhuǎn)速的靜態(tài)解耦,若實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)耦合會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的控制精度。另外,電流型解耦控制通過使耦合項(xiàng)中的一項(xiàng)保持不變,會(huì)引入一個(gè)滯后的功率因數(shù)。
4 結(jié)語(yǔ)
上述永磁同步電動(dòng)機(jī)的各種控制策略各有優(yōu)缺點(diǎn),實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)根據(jù)性能要求采用與之相適應(yīng)的控制策略,以獲得最佳性能。永磁同步電動(dòng)機(jī)以其卓越的性能,在控制策略方面已取得了許多成果,相信永磁同步電動(dòng)機(jī)必然廣泛地應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。
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評(píng)論