前沿技术讲座(新型电机).pptVIP

3.7 基于DSP的SRD控制器 控制策略 控制策略框图 为简化起见，采用PID算法进行速度闭环调节，由于SR电机具有较好的动态性能，实际只需PI调节。 控制策略： 1）双闭环：转速外环、电流内环 速度反馈信号取自位置传感器的转子信号，被给定转速相减后作为电流指令值; 电流指令值与检测到的实际电流值比较，形成电流偏差，控制PWM信号的脉宽。 闭环调节：PID或模糊控制、ANN控制等 2）控制方式： 低速时，固定开关角，电流PWM斩波(CCC) 高速时, 角度位置控制（APC）+PWM控制 四、新型电机的发展方向4.1新型电机的发展趋势 1.基于计算机技术、电力电子技术、超导技术的发展，设计制造最优化。 2.运行控制最优化 （1）速度无极调节（1000,000:1或以上） （2）特性改造（交直流、同步异步，连续断续，低中高频） （3）实时监控（状态显示，远程控制，故障录波与处理） * （4）故障诊断（故障树分析，专家系统与智能化诊断） （5）状态维修（寿命分析，维修决策，网络化最优运行） （6）容错能力（故障态运行，状态识别，自适应调整） * 3.高温超导技术应用 比重量更小，效率更高，单机容量跟大。 4.集成化、机电一体化 便携式机电设备、袖珍式电动器具。 5.小型化、微型化 自动化仪器仪表、体内医疗器械。 6.与高新技术融为一体 是高新技术、新工艺、新方法的产物，为高新技术服务，推动高新技术发展。（超声波电机、形状记忆电机、智能机器人） * 7.形成新的理论和方法体系 从电路、磁路观点发展为从电场、磁场观点；从宏观电机学到微观电机学，从普通电机学到电子电机学；从电源、电机相互独立到电机和电力电子驱动；控制系统成为机电一体化整体。 * 4.2 新型电机优化设计技术 1.电机设计的主要内容 电磁设计、结构设计、绝缘设计、外观设计、优化设计。 2.电机设计常用到的手段 计算机程序（C语言、C++、FORTRAN、MATLAB)、有限元数值计算、建模仿真分析（MATLAB、PSIM）、虚拟样机设计（SolidWorks、AutoCAD） * 4.3 新型电机控制技术 1.变压变频调速 属于开环控制，无法精准控制电磁转矩，在突加负载或速度指令时，容易失步，没有快速的动态响应特性。 2.矢量控制 测量和控制交流电机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对交流电机的励磁电流分量和转矩电流分量进行控制，从而达到控制电机转矩的目的。能实现高精度、高动态性能、大范围的调速或定位控制，有优良的控制性能。 * 3.直接转矩控制 用空间矢量的分析方法，以定子磁场定向方式，对定子磁链和转矩进行直接控制。转矩响应快，控制性能较好，电机低速时电流和转矩的脉动明显。 4. 无位置传感器控制 通过对电机绕组中相关变量如定子电流、电压、电机磁链的观测来对转子的速度、位置进行估计。由于这种控制算法只是对磁链的观测以及转子速度的估计，在一定程度上影响了系统控制精度。 * 5.弱磁控制 当电机端电压和速度均达到极限值时，为使电机能继续恒功率运行于更高的转速状态，应设法降低电机的励磁电流，减小磁通从而保证电压的平衡。 * * SRD特点： 5)适用于频繁起停及正反向转运行 SRD系统具有的高起动转矩，低起动电流的特点，使之在起动过程中电流冲击小，电动机和控制器发热较连续额定运行时还小。 6)可控参数多，调速性能好 控制开关磁阻电动机的主要运行参数和常用方法至少有四种:相开通角,相关断角, 相电流幅值,相绕组电压。 7)效率高，损耗小 SRD系统是一种非常高效的调速系统。 8)可通过机和电的统一协调设计满足各种特殊使用要求 。 9)缺点：转矩脉动、振动、噪声 但可通过特殊设计克服 SRD特点： 3.1.5 SRD发展概况 7.5 kW 、1500 r/min几种调速系统性能比较 航空工业 家用电器 机械传动 精密伺服系统 电动车 3.1.6 SRD的应用与研究动向 应用 SRD的研究方向 SR电机设计研究： 铁心损耗计算、转矩脉动、噪声、优化设计等理论 SR电机的控制策略研究： 最优控制，减小转矩脉动、降低噪声 具有较高动态性能、算法简单、可抑制参数变化、扰动及各种不确定性干扰的新型控制策略 智能控制策略 SR电机的无位置传感器控制 SR电机的振动、噪声研究 无轴承SR电机研究（磁悬浮） SR电机应用研究：电动车、发电机、一体化电机等 3.2 SR电机基本方程与性能分析 不计磁滞、涡流及绕组间互感时，m相SR电机系统示意图 J—转子与负载的转动惯量 D—粘性摩擦系数 TL—负载转矩 电路方程 第k相绕组的相电压平衡方程: 磁链方程