一种凸极式永磁同步电机闭环MTPA控制策略研究.PDF

第３５卷第９期 机　 　 电　 　 工　 　 程 Ｖｏｌ.３５ Ｎｏ.９ ２０１８年９ 月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ＆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｅｐ. ２０１８ ＤＯＩ:１０.３９６９/ ｊ.ｉｓｓｎ.１００１－４５５１.２０１８.０９.０１３ 一种凸极式永磁同步电机闭环 ＭＴＰＡ控制策略研究∗ ∗ 蔡国庆ꎬ姚文熙 ꎬ章　 玮 (浙江大学 电力电子技术研究所ꎬ浙江 杭州３１００２７) 摘要:针对基速以下时采用最大转矩电流比控制的闭环矢量控制系统中ꎬ当给定转矩或负载转矩突变时ꎬ因电流调节器饱和而导致 电机动态跟踪过程中实际工作状态脱离ＭＴＰＡ 的问题ꎬ对凸极式永磁同步电机的ＭＴＰＡ控制、控制器饱和限幅等方面进行了研究ꎮ 提出了一种ｄ轴电流环优先响应的控制器限幅策略ꎬ以优化系统动态跟踪过程中的电流跟踪轨迹提升稳定性ꎻ在此基础上ꎬ提出了 一种采用ｑ轴反馈电流在线修正ｄ轴给定电流的闭环 ＭＴＰＡ 控制策略ꎻ利用 Ｍａｔｌａｂ/ Ｓｉｍｕｌｉｎｋ搭建了系统仿真模型ꎬ并利用基于 ＴＭＳ３２０Ｆ２８３３５ 的电机控制系统对闭环ＭＴＰＡ控制策略进行了实验研究ꎮ 研究结果表明:该控制策略在转矩突变时ꎬｄ轴给定电流 可以实时修正ꎬ并迅速跟踪ꎬ维持电机在动态跟踪过程中实际电流矢量在ＭＴＰＡ附近ꎮ 关键词:矢量控制ꎻ最大转矩电流比控制ꎻ凸极式永磁同步电机ꎻ限幅 中图分类号:ＴＨ３９ꎻＴＭ３４　 　 　 　 文献标志码:Ａ 文章编号:１００１－４５５１(２０１８)０９－０９７０－０５ Ｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐ ＭＴＰＡ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｉｎｔｅｒｉｏｒ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ ＣＡＩ Ｇｕｏ￣ｑｉｎｇꎬＹＡＯ Ｗｅｎ￣ｘｉꎬＺＨＡＮＧ Ｗｅｉ (Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＺｈｅｊｉａｎｇ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＨａｎｇｚｈｏｕ３１００２７ꎬＣｈｉｎａ) Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｌｏｓｅｄ￣ｌｏｏｐ ｖｅｃｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍｗｈｉｃｈ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｗｏｒｋ ｉｎ ｍａｘｉｍｕｍ ｔｏｒｑｕｅ ｐｅｒ ａｍｐｅｒｅ (ＭＴ￣ ＰＡ) ｓｔａｔｅ ｂｅｌｏｗ ｔｈｅ ｂａｓｅ ｓｐｅｅｄꎬｍａｙ ｎｏ ｌｏｎｇｅｒ ｓａｔｉｓｆｉｅｓｔｈｅ ＭＴＰＡ ｓｔａｔｅｗｈｅｎ ａ ｓｔｅｐ ｔｏｒｑｕｅ ｃｏｍｍａｎｄ ｏｒ ｌｏａｄ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄꎬｔｈｅ ＭＴＰＡ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｌｉｍｉｔｉｎｇ ｏｆｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｏｆｉｎｔｅｒｉｏｒｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ (ＩＰＭＳＭ)ｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ. Ｔｈｅｍａｉｎｃａｕｓｅｉｓｔｈｅｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｕｒｒｅｎｔ ｒｅｇｕｌａｔｏｒｓꎬｓｏ ａｌｉｍｉｔｉｎｇ ｓｔｒａｔｅｇｙｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒａｃｋ. Ｏｎｔｈｉｓｂａｓｉｓꎬａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ＭＴＰＡ ｃｏｎｔｒｏｌｗｈｉｃｈｔａｋｅｔｈｅ ｄ￣ａｘｉｓ ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｏｏｐａｓｔｈｅＭＴＰＡｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｌｏｏｐｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ. Ｍａｔｌａｂ/ Ｓｉｍｕｌｉｎｋｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｗａｓｂｕｉｌｔꎬａｎｄｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｃｏｎ￣ ｔｒｏｌ ｓｃｈｅｍｅｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＴＭＳ３２０Ｆ２８３３５. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｗｈｅｎ ａ ｓｔｅｐ ｔｏｒｑｕｅ ｉｓ ａｐ￣ ｐｌｉｅｄꎬｔｈｅｇｉｖｅｎｃｕｒｒｅｎｔｏｆｄ￣ａｘｉｓｉｓｃｏｒｒ