PMSM控制方式简介.ppt

主要内容1 PMSM的数学模型及主要控制方式2 PMSM预测电流控制与其延时补偿环节3 基于无差拍控制理论的单步预测滚动次数的优化4 id 0控制方式与MTPA控制方式的比较5 降低转矩波动策略的研究 添加零向量 6 GUI的学习7 下周计划参考文献1 交直流调速系统李正熙杨立永2 恶劣海况下电力推进系统控制策略仿真研究窦孝钦3 PredictiveControlofPowerConvertersandElectricalDrivesJ R4 永磁同步电机的无差拍预测转矩控制系统 浦龙梅 张宏立5 基于MTPA的永磁同步电机模型预测转矩控制王伟光李伟 1 PMSM的数学模型及主要控制方式 正弦波PMSM按照永磁体在转子上的安装方式可分为 a 表贴式PMSM 隐极式转子结构Ld Lq 但气隙较大导致磁阻较小 电感较小 b 嵌入式PMSM 凸极式Ld Lq 功率密度大 输出转矩能力强 适用于较高转速 但漏磁系数大 c 内埋式PMSM 凸极式 高气隙磁通密度 适用于超高速 输出转矩能力最大 但结构复杂 价格昂贵 PMSM的在d q轴上的数学模型 坐标变换Clark变换 Park变换 iclark变换 iPark变换 PMSM矢量控制方法 FOC 原理借助于坐标变换 将各变量从三相静止坐标系变换到跟随转子同步旋转的两相旋转坐标系上 定子电流矢量按d q轴被分解id和iq 其中id为励磁电流分量 iq为转矩电流分量 转矩方程 2 中 通过对id和iq的控制可以达到控制转矩的目的 PMSM直接转矩控制方法 DTC 原理由公式 3 可以看出 若能控制定子磁链lam s的幅值为常数 那么电机的转矩仅与转矩角teta有关 通过控制转矩角teta就可以达到控制转矩的目的 1 2 3 id 0控制方式在id 0的控制方式中 无论iq的大小如何 都保持id 0 通过改变iq的值来实现对电动机转矩的控制 转矩的表达式就可以简化为Te np lam f iq优点 结构简单 转矩控制性能好 转矩脉动小 可获得较宽的调速范围缺点 为了保证调速系统在大负载下有足够的电源电压 变频器需要有足够的电压裕量负载增加时 teta变大 造成功率因数降低输出转矩能力较低MPTA控制方式MPTA控制方式即最大转矩电流比控制方式 在该控制方式下 幅值一定的电子电流产生的转矩最大 等价于对应相同的电磁转矩 在该控制下所需的定子电流最小 进而对应的电动机铜损也最小 在MTPA控制中 由图可知 对于相同的转矩 由于MTPA控制方式可以充分的利用磁阻转矩 MTPA控制方式的定子电流要比id 0的控制方式小得多 还显著降低了定子的供电电压 同时提高了电动机的运行效率 2 PMSM预测电流控制与其延时补偿环节PCC是通过预估每组开关状态的影响 预测模型将与控制要求最接近的开关状态 延时补偿 3 基于无差拍控制理论的单步预测滚动次数的优化 无差拍控制建立在系统离散模型之上 在一个控制周期内使被控量达到其期望值 在永磁同步电机控制系统中 以id与iq零跟踪误差为控制目标 直接计算出加在定子端的最优电压矢量 右图是基于无差拍电压矢量优选策略的PCC的控制流程图 未加延时补偿 右图是基于无差拍电压矢量优选策略的PCC的控制流程图 加延时补偿 4 id 0控制方式与MTPA控制方式的比较 从上图可以看出MTPA控制方式显著优于id 0的控制方式 为此我们将上述成本函数的第一项改为MTPA优化目标函数 公式如下 最后通过仿真的手段来验证上述结论 5 降低转矩波动策略的研究 添加零向量 方法一 在控制周期结束时 实际转矩等于目标转矩 方法二 在整个控制周期内 电机转矩的平均值等于目标值 方法三 在整个控制周期内 转矩误差的均方根最小 在假设转矩变化率S1和S2不变的情况下 三种方法的占空比求解如下 6 GUI的学习进度这学期以来 已经把GUI设计