永磁同步電機控制原理課件

永磁同步電機控制原理課件永磁同步電機控制原理課件2永磁同步電機控制原理課件3一控制方式它控式

由其它裝置帶動電機轉(zhuǎn)動自控式

由自身控制電機轉(zhuǎn)動。永磁同步電機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實現(xiàn)控制轉(zhuǎn)速。通常采取矢量控制一控制方式它控式4矢量控制原理圖矢量控制原理圖5坐標(biāo)變換圖abc三相定子電流，經(jīng)過claeke變換為坐標(biāo)系，在經(jīng)過park變換為dq坐標(biāo)坐標(biāo)變換圖abc三相定子電流，經(jīng)過claeke變換為坐標(biāo)系，6Clarke變換與逆變換Park變換與逆變換Clarke變換與逆變換Park變換與逆變換7一控制方式二SVPWM產(chǎn)生原理三轉(zhuǎn)子初始化定位一控制方式8二SVPWM產(chǎn)生原理SVPWM是通過三相交流逆變橋的6個開關(guān)的不同導(dǎo)通模式產(chǎn)生不同的電壓基本矢量，通過矢量合成，來合成任意矢量（在實際允許范圍內(nèi)），通過導(dǎo)通時間的不同大小，來確定矢量的大小，這也就是SVPWM調(diào)制的原理。二SVPWM產(chǎn)生原理SVPWM是通過三相交流逆變橋的6個開9電壓空間矢量六邊形矢量圖電壓空間矢量六邊形矢量圖10由上圖可以算出由上圖可以算出11SVPWM產(chǎn)生的軟件流程方框圖SVPWM的軟件實現(xiàn)SVPWM產(chǎn)生的軟件流程方框圖SVPWM的軟件實現(xiàn)12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，首先通過計算參考電壓矢量在A_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)。第一步：根據(jù)和確定電壓空間矢量的相位13永磁同步電機控制原理課件14第二步：計算兩個相鄰基本空間電壓矢量的導(dǎo)通時間確定扇區(qū)后，就能夠確定相鄰兩個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明，如下圖所示。

第二步：計算兩個相鄰基本空間電壓矢量的導(dǎo)通15永磁同步電機控制原理課件16

第三步：計算三個比較器的占空比

根據(jù)各相位置，分配三個比較器的占空比，如下表所示。

第三步：計算三個比較器的占空比根據(jù)各相位置，分配三個17

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(qū)動板驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)。最后，將taon、tbon、tcon送入DSP的比較18一控制方式二SVPWM產(chǎn)生原理三轉(zhuǎn)子初始化定位一控制方式19三轉(zhuǎn)子初始化定位轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子初始位置檢測失誤，會嚴(yán)重影響到以后對轉(zhuǎn)子位置的計算，以致無法正確完成關(guān)于電機控制的其他一系列算法，將造成電機運轉(zhuǎn)的紊亂并使之無法進入正常的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。通常采取的方法有:(1)磁定位法即強制啟動使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到一個已知位置;(2)靜止時通過特定的算法估算轉(zhuǎn)子位置。三轉(zhuǎn)子初始化定位轉(zhuǎn)子初始位置信息是電動機正常起動運行的前提20永磁同步電機轉(zhuǎn)矩方程對于表面式PMSM，于是電磁轉(zhuǎn)矩方程為：。，電機逆時針轉(zhuǎn)動；當(dāng)，電機順時針轉(zhuǎn)動；，電機不轉(zhuǎn)，

永磁同步電機轉(zhuǎn)矩方程對于表面式PMSM，于是電磁轉(zhuǎn)矩方程為：21當(dāng)給電機定子通如圖所示的is電流矢量時電磁轉(zhuǎn)矩方程為：于是通過轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向可以得出轉(zhuǎn)子的初始位置信息當(dāng)給電機定子通如圖所示的is電流矢量時電磁轉(zhuǎn)矩方程為：于是通221.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cdq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，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的初始化定位。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232.基于磁定位原理的攝動定位

磁定位法可以精確實現(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，這在有些機械設(shè)備上是不容許的?；诖哦ㄎ辉淼臄z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(zhuǎn)，通過編碼器脈沖信號可得到電機的轉(zhuǎn)動方向，一旦檢測到編碼器脈沖數(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)電機轉(zhuǎn)向和給定的電流矢量就可以大致確定電機轉(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轉(zhuǎn)子的磁極，再檢測電機的轉(zhuǎn)向，通過轉(zhuǎn)向來實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子初始位置的定位。2.基于磁定位原理的攝動定位24檢測轉(zhuǎn)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檢測轉(zhuǎn)子初始位置（即）步驟如下：第一步確定一個25100°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100°的定位攝動過程分別給定子施加了2.5、2.25、2.263.通過電感飽和特性實現(xiàn)定位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(dǎo)率是不一樣的，磁場存在非線性。因此對應(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(jié)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(guān)，得到的電流最大的方向就是轉(zhuǎn)子磁極N極的方向。因為當(dāng)定子磁動勢合成矢量與轉(zhuǎn)子磁極N極一致時，磁路最飽和，磁導(dǎo)率最小對應(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值大，當(dāng)所施加的電壓方向和轉(zhuǎn)子N極一致時，定子繞組中的電流合成矢量值最大，故通過這種方法可以檢測轉(zhuǎn)子的初始位置，檢測的次數(shù)越多位置越精確。3.通過電感飽和特性實現(xiàn)定位27第一步，可以確定在一個15度范圍內(nèi)第二步第三步第一步，可以確定在一個15度范圍內(nèi)第二步第三步28謝謝?。?！謝謝！?。?9謝謝謝謝30永磁同步電機控制原理課件永磁同步電機控制原理課件32永磁同步電機控制原理課件33一控制方式它控式

由其它裝置帶動電機轉(zhuǎn)動自控式

由自身控制電機轉(zhuǎn)動。永磁同步電機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實現(xiàn)控制轉(zhuǎn)速。通常采取矢量控制一控制方式它控式34矢量控制原理圖矢量控制原理圖35坐標(biāo)變換圖abc三相定子電流，經(jīng)過claeke變換為坐標(biāo)系，在經(jīng)過park變換為dq坐標(biāo)坐標(biāo)變換圖abc三相定子電流，經(jīng)過claeke變換為坐標(biāo)系，36Clarke變換與逆變換Park變換與逆變換Clarke變換與逆變換Park變換與逆變換37一控制方式二SVPWM產(chǎn)生原理三轉(zhuǎn)子初始化定位一控制方式38二SVPWM產(chǎn)生原理SVPWM是通過三相交流逆變橋的6個開關(guān)的不同導(dǎo)通模式產(chǎn)生不同的電壓基本矢量，通過矢量合成，來合成任意矢量（在實際允許范圍內(nèi)），通過導(dǎo)通時間的不同大小，來確定矢量的大小，這也就是SVPWM調(diào)制的原理。二SVPWM產(chǎn)生原理SVPWM是通過三相交流逆變橋的6個開39電壓空間矢量六邊形矢量圖電壓空間矢量六邊形矢量圖40由上圖可以算出由上圖可以算出41SVPWM產(chǎn)生的軟件流程方框圖SVPWM的軟件實現(xiàn)SVPWM產(chǎn)生的軟件流程方框圖SVPWM的軟件實現(xiàn)42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，首先通過計算參考電壓矢量在A_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)。第一步：根據(jù)和確定電壓空間矢量的相位43永磁同步電機控制原理課件44第二步：計算兩個相鄰基本空間電壓矢量的導(dǎo)通時間確定扇區(qū)后，就能夠確定相鄰兩個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明，如下圖所示。

第二步：計算兩個相鄰基本空間電壓矢量的導(dǎo)通45永磁同步電機控制原理課件46

第三步：計算三個比較器的占空比

根據(jù)各相位置，分配三個比較器的占空比，如下表所示。

第三步：計算三個比較器的占空比根據(jù)各相位置，分配三個47

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(qū)動板驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)。最后，將taon、tbon、tcon送入DSP的比較48一控制方式二SVPWM產(chǎn)生原理三轉(zhuǎn)子初始化定位一控制方式49三轉(zhuǎn)子初始化定位轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子初始位置檢測失誤，會嚴(yán)重影響到以后對轉(zhuǎn)子位置的計算，以致無法正確完成關(guān)于電機控制的其他一系列算法，將造成電機運轉(zhuǎn)的紊亂并使之無法進入正常的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。通常采取的方法有:(1)磁定位法即強制啟動使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到一個已知位置;(2)靜止時通過特定的算法估算轉(zhuǎn)子位置。三轉(zhuǎn)子初始化定位轉(zhuǎn)子初始位置信息是電動機正常起動運行的前提50永磁同步電機轉(zhuǎn)矩方程對于表面式PMSM，于是電磁轉(zhuǎn)矩方程為：。，電機逆時針轉(zhuǎn)動；當(dāng)，電機順時針轉(zhuǎn)動；，電機不轉(zhuǎn)，

永磁同步電機轉(zhuǎn)矩方程對于表面式PMSM，于是電磁轉(zhuǎn)矩方程為：51當(dāng)給電機定子通如圖所示的is電流矢量時電磁轉(zhuǎn)矩方程為：于是通過轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向可以得出轉(zhuǎn)子的初始位置信息當(dāng)給電機定子通如圖所示的is電流矢量時電磁轉(zhuǎn)矩方程為：于是通521.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cdq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，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的初始化定位。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532.基于磁定位原理的攝動定位

磁定位法可以精確實現(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，這在有些機械設(shè)備上是不容許的?；诖哦ㄎ辉淼臄z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(zhuǎn)，通過編碼器脈沖信號可得到電機的轉(zhuǎn)動方向，一旦檢測到編碼器脈沖數(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)電機轉(zhuǎn)向和給定的電流矢量就可以大致確定電機轉(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轉(zhuǎn)子的磁極，再檢測電機的轉(zhuǎn)向，通過轉(zhuǎn)向來實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子初始位置的定位。2.基于磁定位原理的攝動定位54檢測轉(zhuǎn)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檢測轉(zhuǎn)子初始位置（即）步驟如下：第一步確定一個55100°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100°的定位攝動過程分別給定子施加了2.5、2.25、2.563.通過電感飽和特性實現(xiàn)定位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(dǎo)率是不一樣的，磁場存在非線性。因此對應(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(jié)束時的定子電流合成矢量值的大小會不同，與定子電