【永磁同步电动机磁场定向控制研究现状的文献综述1900字】

永磁同步电动机磁场定向控制研究现状的文献综述在实际的机器人部件中，常用永磁同步电机作为机器人关节的驱动源，以令机器人执行特定的操作。相比于其他电机，永磁同步电机具有非线性特性以及强耦合性等特点。在机器人的应用领域中，不同的控制算法应用影响着机器人的性能表现，为实现精确的控制以及较强的可操控性，合适的算法是不可或缺的一部分。目前常见的两种控制策略都是以交流调速作为理论基础，分别是磁场定向控制策略（FOC）和直接转矩控制策略（DTC）。1.1磁场定向控制磁场定向控制理论（FieldOrientedControl）最早由西门子工程师在20世纪70年代提出ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>郝晓弘</Author><Year>2008</Year><RecNum>73</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[36]</style></DisplayText><record><rec-number>73</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="d2sdx9ffizw0v3e2pafx99xkvtws5s50s5a2"timestamp="1614655029">73</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">郝晓弘</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">魏祥林</style></author></authors></contributors><auth-address><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">兰州理工大学电信学院</style><styleface="normal"font="default"size="100%">;</style></auth-address><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">永磁同步电机</style><styleface="normal"font="default"size="100%">FOC</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">与</style><styleface="normal"font="default"size="100%">DTC</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">控制策略原理和仿真的比较</style><styleface="normal"font="default"size="100%"></style></title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">科学技术与工程</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>科学技术与工程</full-title></periodical><pages>3463-3469</pages><number>13</number><keywords><keyword>磁场定向控制</keyword><keyword>直接转矩控制</keyword><keyword>永磁同步电机</keyword></keywords><dates><year>2008</year></dates><isbn>1671-1815</isbn><call-num>11-4688/T</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[36]。该理论的核心是利用坐标系相互转化的关系，将强耦合的电机电流等效转化为直流电机的常见信号进行控制，具体方法是将三相静止的ABC坐标系交流电流进行转换，最终转换到旋转坐标系下的d-q轴电流，并利用控制器对d-q轴电流进行控制，通过改变d-q轴的电压值实现对电流的改变，之后再利用坐标系的逆变换，转换为ABC的三项电压实现控制转矩和磁链的任务。FOC的实现需要读取两类信号，分别是电机的转子相对位置信号以及电机三相线内电流信号，除此之外，还需要一些功能模块，如坐标系转换模块，包括将三相信号转化为两相电流的Clarke变换模块（坐标系从静止的ABC坐标系转换到α−β静止坐标系），以及将两相电流信号转换为线性信号的Park变换模块（坐标系由静止的α−β坐标系转化为旋转坐标系d-q）以及Park逆变换模块。另外还包括基本的PID控制模块，用于对旋转坐标系下的Id、I1.2直接转矩控制DTC的理论在FOC理论出现的10多年后才被提出，是由Depenbrock教授（德国鲁尔大学）和名为Takahashi的日本学者所提出的理论ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Korkmaz</Author><Year>2013</Year><RecNum>74</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[37]</style></DisplayText><record><rec-number>74</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="d2sdx9ffizw0v3e2pafx99xkvtws5s50s5a2"timestamp="1614655047">74</key></foreign-keys><ref-typename="ConferenceProceedings">10</ref-type><contributors><authors><author>Korkmaz,Fatih</author><author>Topaloglu,Ismail</author><author>Cakir,M.Faruk</author><author>Gurbuz,Riza</author></authors></contributors><titles><title>ComparativeperformanceevaluationofFOCandDTCcontrolledPMSMdrives</title><secondary-title>PowerEngineering,EnergyandElectricalDrives(POWERENG),2013FourthInternationalConferenceon</secondary-title></titles><keywords><keyword>switchingfrequency</keyword><keyword>Permanentmagnetmachines</keyword><keyword>machinevectorcontrol</keyword><keyword>motordrives</keyword></keywords><dates><year>2013</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[37]。与矢量控制技术相似的是，二者都是基于变频调速作为理论基础，都是针对交流电机的动态控制提出的控制方法，。DTC技术首先应用于异步电动机，之后被推广至同步电动机中作为驱动技术。DTC技术的核心理念是舍弃了坐标变换中所需的定子-转子相关参数，相较于FOC中对电流解耦思想的诠释，DTC舍弃了坐标变换模块、线性控制模块以及SVPWM模块，取而代之的是采取在定子坐标系下利用bang-bang调节器对电机定子磁链和电机电磁转矩进行控制。DTC技术的实现基础是将电压型逆变器和电动机视为一体，并通过对逆变器的输出控制以合成和控制空间电压矢量，其特殊的结构给电动机提供了极佳的动态性能。然而，相较于FOC控制，DTC在电机稳态性能上表现较差，具体体现在其稳态转矩输出的不稳定。两类控制方法的特点和性能对比如REF_Ref72184433\h表1所示。表SEQ表\*ARABIC1FOC与DTC技术比较特点FOCDTC坐标变换需要Clarke-Park和反Clarke-Park变换不需要全部变换电动机转矩控制无转矩的直接闭环控制转矩的直接闭环控制电机转子位置需要需要电流控制有定子电流的闭环控制无电流的闭环控制CPU载荷高低转矩波动小大动态转矩响应快响应更快稳态转矩较平滑脉动较大PWM算法传统的SPWM、SVPWM算法，较容易控制逆变器输出期望定子电压矢量特有的电压矢量表，仅能输出几个有限、离散的定子电压矢量由于在触觉反馈系统中，需要电机在低速情况下有较好的伺服性和稳定的转矩输出，而在稳态转矩输出上，DTC方法输出的稳态转矩脉动较大，而FOC的稳态转矩输出更为平滑，故本项目选用FOC技术作为电机控制策略。参考文献ADDINEN.REFLIST[1] 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