如何控制永磁同步電機(jī).ppt

永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng),黎永華 05.11,一 控制方式 二 SVPWM產(chǎn)生原理 三 轉(zhuǎn)子初始化定位,一 控制方式,它控式 由其它裝置帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 自控式 由自身控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。永磁同步電機(jī)同步就是指電流頻率和轉(zhuǎn)速是同步的，自控式就是控制電流頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)控制轉(zhuǎn)速。通常采取矢量控制,矢量控制原理圖,坐標(biāo)變換圖,abc三相定子電流，經(jīng)過(guò)claeke變換為,坐標(biāo)系，在經(jīng)過(guò)park變換為dq坐標(biāo),Clarke變換與逆變換,Park變換與逆變換,一 控制方式 二 SVPWM產(chǎn)生原理 三 轉(zhuǎn)子初始化定位,二 SVPWM產(chǎn)生原理,電壓空間矢量六邊形矢量圖,由上圖可以算出,SVPWM產(chǎn)生的軟件流程方框圖,SVPWM的軟件實(shí)現(xiàn),第一步：根據(jù) 和 確定電壓空間矢量的相位 置，即其所在的扇區(qū)。 模塊輸入d_q坐標(biāo)系中d軸電壓分量值Ud和q 軸電壓分量Uq，經(jīng)過(guò)反PARK變換，轉(zhuǎn)換為 坐標(biāo)系中， 軸電壓分量 和 軸電壓分量 ，輸入SVGEN_DQ模塊。在此模塊中，首先 通過(guò)計(jì)算參考電壓矢量在A(yíng)_B_C定子坐標(biāo)系下 的投影Ua、Ub、Uc，然后投影值與0比較，確 定扇區(qū)。,第二步：計(jì)算兩個(gè)相鄰基本空間電壓矢量的導(dǎo)通 時(shí)間 確定扇區(qū)后，就能夠確定相鄰兩個(gè)基本空間電 壓矢量 和 ， 以0扇區(qū)， 和 為基本空間矢量為例說(shuō)明，如下圖所示。,第三步：計(jì)算三個(gè)比較器的占空比,根據(jù)各相位置，分配三個(gè)比較器的占空比，如下表所示。,最后，將taon、tbon、tcon送入DSP的比較寄存器，由DSP的硬件電路輸出六路PWM脈沖給電機(jī)驅(qū)動(dòng)板驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。,一 控制方式 二 SVPWM產(chǎn)生原理 三 轉(zhuǎn)子初始化定位,三 轉(zhuǎn)子初始化定位,轉(zhuǎn)子初始位置信息是電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)運(yùn)行的前提，也是控制算法正確實(shí)施的必要條件。若轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)失誤，會(huì)嚴(yán)重影響到以后對(duì)轉(zhuǎn)子位置的計(jì)算，以致無(wú)法正確完成關(guān)于電機(jī)控制的其他一系列算法，將造成電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的紊亂并使之無(wú)法進(jìn)入正常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。通常采取的方法有: (1)磁定位法即強(qiáng)制啟動(dòng)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到一個(gè)已知位置; (2)靜止時(shí)通過(guò)特定的算法估算轉(zhuǎn)子位置。,永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩方程,對(duì)于表面式PMSM，,于是電磁轉(zhuǎn)矩方程為：,。,，電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng),，電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；,，電機(jī)不轉(zhuǎn)，,當(dāng)給電機(jī)定子通如圖所示的is電流矢量時(shí),電磁轉(zhuǎn)矩方程為：,于是通過(guò)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向可以得出轉(zhuǎn)子的初始位置信息,1.磁定位法原理,a 轉(zhuǎn)子在任意初始位置,b 給定子通is電流矢量后,c dq坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)后,磁定位法即是給定子通,的電流矢量，從而使a軸、d軸、,軸重合，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的初始化定位。,2.基于磁定位原理的攝動(dòng)定位 磁定位法可以精確實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的初始定位，但可能造成轉(zhuǎn)子較大幅度的轉(zhuǎn)動(dòng)，這在有些機(jī)械設(shè)備上是不容許的。 基于磁定位原理的攝動(dòng)定位方法：給定子通以 方向?yàn)?的電流矢量，電動(dòng)機(jī)在上述電流矢量的作用之下開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，通過(guò)編碼器脈沖信號(hào)可得到電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，一旦檢測(cè)到編碼器脈沖數(shù)有變化，便立即封鎖PWM輸出，轉(zhuǎn)子的位置改變很小，而根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)向和給定的電流矢量就可以大致確定電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。接著改變電流矢量方向 ，使給定的電流矢量更接近電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極，再檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)向，通過(guò)轉(zhuǎn)向來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子初始位置的定位。,檢測(cè)轉(zhuǎn)子初始位置（即 ）步驟如下：,第一步 確定一個(gè)45范圍,第二步 攝動(dòng)定位過(guò)程,100的定位攝動(dòng)過(guò)程,分別給定子施加了2.5、2.25、2.125、2.1875、2.21875這幾個(gè)角度 值的電流矢量,3.通過(guò)電感飽和特性實(shí)現(xiàn)定位 永磁同步電機(jī)在各個(gè)方向上磁路的飽和程度是不一樣的，各個(gè)方向的磁導(dǎo)率是不一樣的，磁場(chǎng)存在非線(xiàn)性。因此對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子的不同方向，定子鐵心的等效電感值還是有些差別。 因此我們給電機(jī)施加不同方向的相同幅值的一系列相同時(shí)間的電壓脈沖，脈沖結(jié)束時(shí)的定子電流合成矢量值的大小會(huì)不同，與定子電流合成矢量的方向有關(guān)，得到的電流最大的方向就是轉(zhuǎn)子磁極N極的方向。因?yàn)楫?dāng)定子磁動(dòng)勢(shì)合成矢量與轉(zhuǎn)子磁極N極一致時(shí)，磁路最飽和，磁導(dǎo)率最小對(duì)應(yīng)的電感值最小，電流上升最快，定子繞組中順磁方向的電流要比逆磁方向的絕對(duì)值大，當(dāng)所施加的電壓方