固定框架的横向磁通永磁机电流控制策略

固定框架的横向磁通永磁机电流控制策略固定框架的横向磁通永磁机电流控制策略 王建宽 崔巍 江建中 学院机电工程与自动化 上海大学 上海 200072 中国 摘要摘要 一个新的固定帧交流电流控制策略 可以讨论并应用于横向磁通永磁机 TFPM 控制的 稳态误差 在调制和解调原理的基础上 交流控制器可以实现的等效直流控制器相同的频率响 应特性 在 TFPM 控制中使用此系统 电流控制策略与模拟结果将得到证实 关键词关键词 横向磁通永磁机 TFPM 电流控制器 静止画面 调制 1 介绍介绍 1 在过去的十年 在电力电子学的迅速发展 永磁材料 以及制造和现代永磁电机的应用 已取得重大进展 其中 横向磁通永磁机 TFPM 与相对密度和高扭矩低转速 避免了资产负债 配置 特别适合直接驱动器 如全电动船 电动汽车 以及工业机器人 与传统机器相比 TFPM 是更加有利 2 它具有独特的三维流模式导致其账面核心铁道路通量空间要求去耦和电枢绕组的空间占 用 这允许极小型足球场的应用 从而导致高负载电流和高力密度 3 机器的每个环节都是完全分开的 因此不会与其他阶段的情侣电磁 4 低振动信号和高可靠性通过增加机器的相数 由于这些优势 进行设计工作 最大限度地为这些机器的扭矩密度 然而 为了使这些机器 得到充分利用 他们的控制也需要进行优化 作为一种新型反馈同步永磁 下午 机 电流控制器的设计是一个高性能电机驱动器问题 几十年来在理想吸附溶液理论对逆变器电流控制研究已密集 当参考电流是直流电动机驱动器中 直接信号 零稳态误差可以通过传统的担保比例积分 PI 控制器 当作为参考电流的交流电机 驱动器的正弦信号 然而 传统的 PI 控制器直接使用会导致稳态误差 由于在工作频率有限增益 阿普林公园变换 同步 PI 控制器当时提出了保证零稳态在一个三阶段的系统误差 但是 横向磁通永磁电机不能满足变换由于该机器完全脱钩阶段斧头事实 为了解决这个问 题 本文介绍并应用一个新的 P 谐振静止帧中的 TFPM 实现零控制系统的稳态误差 因为它有一 个在谐振频率无限增益电流控制器 谐振频率调整输出电流的基波频率任期 在 TFPM 控制系统 控制与输入电流及其参考误差适用于这个电流控制器 其输出信号施加的脉冲宽度调制 PWM 作为输入的横向磁通相电压参考信号的码型发生器下午机器 2 横向磁场永磁模型机 由单相 TFPM 韦提出的说明了 Fig l 定子是由几个马蹄形核心 定子绕组的谎言横向到眼轴长 度的同时 转子 而在线圈中的纵向平面谎言传统机器 转子是由几个垂直叶片和 PM 极性相反在分析模型是分析和控制 TFPM 设计的最重要步骤之 一 由于 TFPM 阶段是完全分开 每相电压方程是相同的 给予如下 从中饱和效应和铁损被排 除 1 其中 x 是相数 Ux 是相电压 R 为电枢电阻 是电枢电流 电枢磁链 其中 Lx 和是电枢电感和下午分别磁链 假设该 PM 磁链的主要组成部分是非常接近余弦形状和转子位置相对于定子对齐 的位置 0 因此 电枢磁链方程成为 2 其中 和 是磁链的最大价值和下午的转子电角度分别 当电枢电感 LX 是不随转子位置 替代 2 代入 1 电压方程可以表示为 3 由于在同步转速旋转的转子 转子电角度可写其中 w 是电气的转子角频率 该反电 动势 EMF 的级可以表示为 4 前的 TFPM 相输入功率的计算方法 5 根据上面的能量平衡方程 在右侧的 5 第一项表示在定子电阻消耗的功率 第二项对应于 磁能值率变化的电感 这不利于储存输出功率被从电气到机械的形式转换 分 五 机械速度 瞬时电磁转矩可以得到 6 其中 P 为极对数 在稳态条件下 在两相轴向排列 从根本上 90 电角度转向 正弦电枢电流 TFPM 两个阶段 的原型应用 假设电枢电流瞬时给出 7 其中 Im 是的电枢电流幅值和 S 之间的初始相位角总转矩是由两个阶段 分别 和扭矩 8 根据 6 8 扭矩方程可以表示为 9 管的动力学方程的机器速度 10 其中是负载转矩 阻尼系数的惯性和 J 的时刻 3 固定结构原理电流控制器 对于交流控制系统 最平稳的线性电流控制系统的框架 如 PI 控制系统的主要限制 是它们不能消除稳态误差 5 一个固定的框架 提出了交流电流控制器 而这实现零稳 态没有一个帧同步控制器复杂的转换错误 可适用于单一系统 该控制策略是基于调制解 调技术 并转化成等价的交流控制器 DC 型获得的控制器 3 1调制和解调技术 FVom 理论的调制和解调 调制信号乘以参考正弦和余弦波形 转变到在直流和双频频率的谐 波内容 以傅立叶变换 这些成为 现在真实与虚构的成分有资料在直流和双频率 现在如果这些信号的低通 滤波的输出信号成为 图 2 说明了调制解调原则 11 16 可实施 以实现单相正弦交流电流控制器的系统定义 传递函数将起着调节作用 并提供过滤双频双重作用 调制和解调过程如图 2 所示 可以在时域表示由 其中 表示卷积 这种形式的过程可以表示为赤穗 因此 18 变为 19 拉普拉斯变换在 18 大括号的表达式 拉普拉斯变换解调定理可以表示为 最后对本系统传递函数是通过总结 A 和 B 方程 25 允许转让的交流对于任何给定的直流传递函数这些功能代传递函 数具有相同的频率带宽在他们的关注响应特性 3 2实现了 TFPM 固定结构控制器 一个固定的框架 AC 电流控制器的主要目标是实现零稳态误差 PROM 的上述分析 在固定 结构与零稳态误差电流控制器将获得一个直流转换控制器 实现此目标的等效交流控制器 对于直流系统 一个传统的 PI 传递函数可以实现零稳态误差的预期目标 因此 使用转换 25 相当于一个静止帧交流电流控制器具有传递函数 将是比例控制 积分分别控制器和谐振控制器 和 U 取得的成就 代表将交流电 流调节器的共振频率 图 3 显示了这个固定的框架为 TFPM 交流电流控制器控制框图 在图 3 研究和 Lx 是电阻和 TFPM 电感 和外是反电动势 EMF 的 是传递函数 PWM 逆变 器 并假定为 1 从图 3 从输入的交流电源电流 其实际价值的参考信号传递 函数 给出 其中是在固定结构电流控制器的交流传递函数由 27 代入 28 我们可以得到在 谐振频率的控制特性 从上面的方程 我们可以看到 AC 输入电流里斯正好不谋而合 在稳态其参考 这意味着 在交流系统的稳态控制误差完全可以消除 我们还注意到 不管控制参数和 和 TFPM 参数 Lx 和 R 的值 4 模拟研究 使用 MATLAB Simulink 的模拟 在 TFPM 控制系统目前在这个固定的框架本文讨论了基于模 拟控制器 图 4 表明 该模型 其中 ref 是参考电流 a 一 b 是两个阶段的输出电流 W 是角 频率 碲是电磁转矩 Ts 为采样周期的模型 西娅是角频率 V 是直流电压 在图 4 机感应 LX 是 16 mH 的 电阻 R 为 0 064 极对数为 15 直流母线电压为 300v 图 5 显示了稳态和第九的一相电流与参考电流当 P 瞬态模拟波形 有价证券投资和 P 谐振控 制器被用于驱动 TFPM 使用 图 5 a 显示 有稳态误差和幅度时 没有相位误差只有 P 控制器 使用 图 5 b 表明 既幅度和相位稳态误差时 采用 PI 控制器 图 5 三 表明 几乎没有稳态误差时 在固定结构 P 谐振控制器使用 从模拟的结果 我们可以得出这样的结论笔的应用 他的新的固定的框架电 流控制器来 TFPM 是令人满意的 相比在稳定状态下的性能与传统的固定结构 P 和 PI 控制器 的 改善是显而易见的 5 总结总结 在此 提出了一种新的固定帧驾驶 TFPM 电流控制器进行了讨论 该控制系统的仿真模型 当 前的控制策略的有效性已经被证实了的理论研究和仿真结果 由于在谐振频率无限增益 控制策 略可以完全消除交流电流的稳态误差 作为一种新型永磁同步机 TFPM 电流的频率不同旋转速 度的机器 因此 谐振频率必须调整根据旋转的 TFPM 速度 参考参考 1 陆肯塔基州 瑞特 拉斯穆森订单 建模表面安装单相永磁横向磁通机上傅立叶级数法的研究 J 基础 电机及电子学工程师联合会对驱动器的研制 麦迪逊 威斯康星州 美国 皮斯卡塔韦 1609 至 1613 年 2 电气与电子工程师 集成电路公司 2003 2 研究所 法国的 CD 艾斯米的海洋横向磁通机械优化转矩控制 中 独立外部评价的国际会议电力电子 机械 驱动器 爱丁堡 S L 电机及电子学工程师联合会 2002 1 6 3 玛丽安的 PK LuiGl 米三相电压型 PWM 转换器的电流控制技术 一个综述 J 电机及电子 学工程师联合会交易对 工业电子 1998 45 5 691 702 4 武鄂黄阁下横向流机在累加器的安置 美国美 5051641