永磁同步電機控制原理

1、永磁同步電機控制系統(tǒng)黎永華05.11l一 控制方式l二 SVPWM產生原理l三 轉子初始化定位一 控制方式l它控式由其它裝置帶動電機轉動l自控式由自身控制電機轉動。永磁同步電機同步就是指電流頻率和轉速是同步的，自控式就是控制電流頻率來實現(xiàn)控制轉速。通常采取矢量控制矢量控制原理圖坐標變換圖abc三相定子電流，經過claeke變換為坐標系，在經過park變換為dq坐標Clarke變換與逆變換Park變換與逆變換l一 控制方式l二 SVPWM產生原理l三 轉子初始化定位二 SVPWM產生原理l SVPWM是通過三相交流逆變橋的6個開關的不同導通模式產生不同的電壓基本矢量，通過矢量合成，來合成任意矢量

2、（在實際允許范圍內），通過導通時間的不同大小，來確定矢量的大小，這也就是SVPWM調制的原理。電壓空間矢量六邊形矢量圖l由上圖可以算出SVPWM產生的軟件流程方框圖SVPWM的軟件實現(xiàn)第一步：根據第一步：根據 和和 確定電壓空間矢量的相位確定電壓空間矢量的相位 置，即其所在的扇區(qū)。置，即其所在的扇區(qū)。 模塊輸入模塊輸入d_q坐標系中坐標系中d軸電壓分量值軸電壓分量值Ud和和q軸電壓分量軸電壓分量Uq，經過反，經過反PARK變換，轉換為變換，轉換為 坐標系中，坐標系中， 軸電壓分量軸電壓分量 和和 軸電壓分量軸電壓分量 ，輸入，輸入SVGEN_DQ模塊。在此模塊中，首先模塊。在此模塊中，首先通過

3、計算參考電壓矢量在通過計算參考電壓矢量在A_B_C定子坐標系下定子坐標系下的投影的投影Ua、Ub、Uc，然后投影值與，然后投影值與0比較，確比較，確定扇區(qū)。定扇區(qū)。UUUU第二步：計算兩個相鄰基本空間電壓矢量的導通第二步：計算兩個相鄰基本空間電壓矢量的導通 時間時間 確定扇區(qū)后，就能夠確定相鄰兩個基本空間電確定扇區(qū)后，就能夠確定相鄰兩個基本空間電壓矢量壓矢量 和和 ， 以以0 0扇區(qū)，扇區(qū)， 和和 為基本空間矢量為例說明，如下圖所示。為基本空間矢量為例說明，如下圖所示。 XU60XU0U60U 第三步：計算三個比較器的占空比第三步：計算三個比較器的占空比 根據各相位置，分配三個比較器的占空比，

4、如下表所根據各相位置，分配三個比較器的占空比，如下表所示示。 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脈沖給電機驅動板驅動電機運轉。l一 控制方式l二 SVPWM產生原理l三 轉子初始化定位三 轉子初始化定位l 轉子初始位置信息是電動機正常起動運行的前提，也是控制算法正確實施的必要條件。若轉子初始位置檢測失誤，會嚴重影響到以后對轉子位置的計算，以致無法正確完成關于電機控制的其他一系列算法，將造成電機運轉的紊亂并使之無法進入正常的運轉狀態(tài)。通常采取的方法有: (1)磁定位法即強制啟動使轉子轉到一個已知位置; (2)靜止時通過特定的算法估算轉子位

5、置。l永磁同步電機轉矩方程1.5 ()eqdqd qTpiLL i idqLL1.5eqTp i對于表面式PMSM，于是電磁轉矩方程為：。0eT 0eT 0eT ，電機逆時針轉動；當，電機順時針轉動；，電機不轉， 當給電機定子通如圖所示的is電流矢量時cos()sin()dseqseiiii電磁轉矩方程為：1.5sin()eseTpi于是通過轉子的轉動方向可以得出轉子的初始位置信息 l1.磁定位法原理a 轉子在任意初始位置b 給定子通is電流矢量后c dq坐標系旋轉后磁定位法即是給定子通90 e的電流矢量，從而使a軸、d軸、軸重合，實現(xiàn)轉子的初始化定位。l2.基于磁定位原理的攝動定位 磁定位法

6、可以精確實現(xiàn)轉子的初始定位，但可能造成轉子較大幅度的轉動，這在有些機械設備上是不容許的。 基于磁定位原理的攝動定位方法：給定子通以 方向為 的電流矢量，電動機在上述電流矢量的作用之下開始旋轉，通過編碼器脈沖信號可得到電機的轉動方向，一旦檢測到編碼器脈沖數有變化，便立即封鎖PWM輸出，轉子的位置改變很小，而根據電機轉向和給定的電流矢量就可以大致確定電機轉子的位置。接著改變電流矢量方向 ，使給定的電流矢量更接近電機轉子的磁極，再檢測電機的轉向，通過轉向來實現(xiàn)對轉子初始位置的定位。0diqsiieel檢測轉子初始位置（即 ）步驟如下：第一步 確定一個45范圍第二步 攝動定位過程100的定位攝動過程分別給定子施加了2.5、2.25、2.125、2.1875、2.21875這幾個角度值的電流矢量l3.通過電感飽和特性實現(xiàn)定位l 永磁同步電機在各個方向上磁路的飽和程度是不一樣的，各個方向的磁導率是不一樣的，磁場存在非線性。因此對應于轉子的不同方向，定子鐵心的等效電感值還是有些差別。l 因此我們給電機施加不同方向的相同幅值的一系列相同時間的電壓脈沖，脈沖結束時的定子電流合成矢量值的大小會不同，與定子電流合成矢量的方向有關，得到的電流最大的方向就是轉子磁極N極的方向。因為當定子磁動勢合成矢量與轉子磁極N極一致時，磁路最飽和，磁導率最小對應的電感值最小，電流上升最快，定子繞組