永磁同步電動機(jī)控制策略綜述
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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。針對矢量控制的這一缺點，德國學(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，利用離散的兩點式控制直接對電動機(jī)的定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快等優(yōu)點。DTC最早用于感應(yīng)電動機(jī)，1997年L Zhong等人對DTC算法進(jìn)行改造，將其用于永磁同步電動機(jī)控制，目前已有相關(guān)的仿真和實驗研究。
DTC方法實現(xiàn)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的雙閉環(huán)控制。在得到電動機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩值后，即可對永磁同步電動機(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DTC的研究已取得了很大的進(jìn)展，但在理論和實踐上還不夠成熟，例如：低速性能、帶負(fù)載能力等，而且它對實時性要求高，計算量大。
3．4 解耦控制
永磁同步電動機(jī)數(shù)學(xué)模型經(jīng)坐標(biāo)變換后，id，id之間仍存在耦合，不能實現(xiàn)對id和iq的獨立調(diào)節(jié)。若想使永磁同步電動機(jī)獲得良好的動、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，則可簡化永磁同步電動機(jī)的狀態(tài)方程式為：
此時，id與iq無耦合關(guān)系，Te=npψfiq，獨立調(diào)節(jié)iq可實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的線性化。實現(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id，iq的完全解耦，但實現(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?，并始終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現(xiàn)電動機(jī)電流和轉(zhuǎn)速的靜態(tài)解耦，若實現(xiàn)動態(tài)耦合會影響電動機(jī)的控制精度。另外，電流型解耦控制通過使耦合項中的一項保持不變，會引入一個滯后的功率因數(shù)。
4 結(jié)語
上述永磁同步電動機(jī)的各種控制策略各有優(yōu)缺點，實際應(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，相信永磁同步電動機(jī)必然廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域。
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