永磁同步电机控制技术.ppt

PMSM弱磁区运行2小结4基本原理1几种弱磁控制方法3弱磁区保护问题探讨5弱磁控制弱磁控制电压与电流限制电流限制电压限制稳态简化弱磁控制电压与电流限制SPMIPM弱磁控制弱磁转折速度空载转折速度负载转折速度弱磁转折速度的影响因素直流电压PWM调制方式电流轨迹达到电压极限时进入弱磁dq电流分配方式永磁体磁链弱磁转折速度弱磁点的判定公式计算法空载转折速度电流跟踪误差判定法输出电压判定法12弱磁控制弱磁控制PMSM的运行范围OA：MTPA运行区转矩逐渐增大最大转矩点SPMIPM弱磁控制PMSM的运行范围AB：弱磁I区A点为电压、电流限制圆与MTPA轨迹的交点wrc1为最大转矩下对应的转折速度AB为弱磁I区中不同速度下的最大转矩点，沿电压、电流极限圆的交点运行随速度上升，最大转矩下降SPMIPM弱磁控制PMSM的运行范围BC：弱磁II区B点后最大转矩点在电流极限圆内，电压极限圆上BC为弱磁II区中不同速度下的最大转矩点随速度上升，最大转矩下降SPMIPM弱磁控制弱磁时的最优运行点给定速度和转矩下，电压极限圆上的运行点电流最小IPMSPM弱磁控制弱磁时的最优运行点转矩不变，速度上升，则id反向增大；SPM的iq不变，IPM的iq减小。IPMSPM弱磁控制弱磁时的最优运行点转速不变，转矩增大，则id反向增大，iq增大。IPMSPM双电流环法现有几种弱磁控制方案单电流环法电压相位法弱磁控制沿用非弱磁区的控制结构01根据转速和转矩确定电流分配方案02电流环PI的改进03弱磁控制双电流环法弱磁控制直接计算法根据转速和转矩判定弱磁转折点；弱磁前后均通过公式计算电流优化运行点；计算量大，参数依赖性强。弱磁控制电压校正法根据电压饱和自动进入弱磁区；利用电压误差校正d轴电流指令；构造q轴电流的校正规律。沿用非弱磁区的控制结构电流环PI的改进电流调节器极易饱和；弱磁区电流动态响应慢；常偏离最优点运行。双电流环法根据转速和转矩确定电流分配方案弱磁控制单电流环法01电压相位法02双电流环法现有几种弱磁控制方案电压幅值不能调节，只有相位一个控制量03弱磁控制弱磁控制通过d轴电流进行调速单电流环法直接给定q轴电压弱磁控制小信号模型q轴电压固定原理分析利用了高速区的强耦合性弱磁控制F点固定E点随速度升高向C点靠近运行点运行在由EF确定的直线上给定速度和转矩下，运行点S2偏离最优点S1带载能力下降弱磁控制同一负载，不同转速运行过程沿EF直线迅速由S1点运行到S2点同一转速，不同负载由S1点运行到S2点弱磁控制q轴电压在线调整接近最优运行点增加带载能力单电流环法01电压相位法01双电流环法现有几种弱磁控制方案电压幅值不能调节，只有相位一个控制量01弱磁控制数学模型abc坐标下电机模型电感方程电感参数时变，与转子位置有关数学模型ab坐标下电机模型电压方程磁链方程对于IPM，电感参数仍然时变数学模型dq坐标下电机模型电压方程磁链方程电感参数为常数SPM：Lds=Lqs;IPM:LdsLqs各电气量由交流量变为直流量d轴与转子N极轴线重合数学模型转矩方程SPMIPM励磁转矩磁阻转矩状态方程01电流方程系统输入：dq轴电压状态变量：dq轴电流、转速01数学模型数学模型PMSM模型框图数学模型定子电压定子电流电磁转矩转速慢过程PMSM模型框图快过程同步旋转坐标系下(dq)模型最简单旋转坐标变换需要转子位置信息IPM的转矩有励磁和磁阻转矩两部分电流方程中存在耦合和非线性数学模型小结概述永磁同步电机的数学模型矢量控制高速弱磁控制方法无位置传感器控制总结内容提要01基本原理02最大转矩电流比控制03电流解耦控制04小结矢量控制矢量控制矢量控制基本原理1转速指令2转矩3控制系统模型：双环结构4电机模型5转矩指令6电流指令7定子电压8定子电流9转速10矢量控制常规矢量控制框图矢量控制PMSM与IM矢量控制永磁同步电机异步电机转子位置测量需要不需要磁链观测不需要需要磁链控制弱磁时需要需要参数鲁棒性高低转矩控制性能高较高0102ids=0控制电流一定时转矩最大转矩一定时电流最小dq电流的优化分配两种电流分配方案最大转矩电流比控制(MTPA)矢量