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永磁同步電機(jī)簡(jiǎn)介及其控制方式分析綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u20920永磁同步電機(jī)簡(jiǎn)介及其控制方式分析綜述 111187(一)永磁同步電機(jī)的概述 11788(二)永磁同步電機(jī)的矢量控制 227942(三)永磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制 2(一)永磁同步電機(jī)的概述永磁驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)在使用的過(guò)程中主要將其視為是同步電動(dòng)機(jī)部件,與永磁同步電機(jī)相比來(lái)看,其的工作原理與之基本相同。它們都指的是在通入三相驅(qū)動(dòng)電流的情況下,其中的定子也便會(huì)在定子繞組中發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),這樣會(huì)有一個(gè)磁場(chǎng)形成。在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)力的作用下,轉(zhuǎn)子可利用電樞反應(yīng)來(lái)旋轉(zhuǎn),最終的結(jié)果是定子的徑向轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子的徑向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度基本相等,實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行。永磁同步電機(jī)的主要組成部件有轉(zhuǎn)子、端蓋、接線盒、機(jī)座以及定子繞組。結(jié)合轉(zhuǎn)子上永磁體的置放特點(diǎn),可將其細(xì)分為多個(gè)類(lèi)型,具體為:面貼式永磁體電機(jī)在其轉(zhuǎn)子凸出以后,則會(huì)有一層鐵芯貼在每個(gè)轉(zhuǎn)子上,其形狀為瓦片狀,該種形式的電機(jī)直軸電感和電機(jī)交軸電感基本是相同的,而且構(gòu)造也并不復(fù)雜,不會(huì)有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性,在工業(yè)領(lǐng)域其應(yīng)用較為廣泛。在磁鏈轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)鐵芯的內(nèi)側(cè)為插入式永磁同步電機(jī)的永磁體結(jié)構(gòu),在磁鏈轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)之間會(huì)存在明顯的不對(duì)稱(chēng)問(wèn)題,這樣永磁同步電機(jī)輸出功率會(huì)達(dá)到最大化。然而存在的不足之處是在制作的過(guò)程中需投入較多的費(fèi)用,有的時(shí)候還會(huì)因操作不當(dāng)而出現(xiàn)漏磁的情況。嵌入式永磁同步電機(jī)所需的氣隙的磁通量和密度都要有較高的精度,為此,電磁轉(zhuǎn)矩會(huì)形成。然而該類(lèi),與其他兩類(lèi)相比,轉(zhuǎn)子內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)更加的復(fù)雜,而且還具有良好的抗干擾能力,一般在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的狀況下使用較為合適。再者,與傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)相比,由于開(kāi)繞組永磁同步電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、原理與之沒(méi)有區(qū)別。所以,使用傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)的控制架構(gòu)與控制方法也較為合適?,F(xiàn)階段,主流的永磁同步電機(jī)控制法即矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制。(二)永磁同步電機(jī)的矢量控制磁場(chǎng)定向矢量控制也可簡(jiǎn)稱(chēng)為電機(jī)矢量定向控制,以定子場(chǎng)的電流運(yùn)動(dòng)矢量為控制變量的它是由于定子場(chǎng)的相電流在兩臺(tái)電機(jī)運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)的平面上被耦合成的,將其進(jìn)行分解后作為轉(zhuǎn)矩整機(jī)電流面積分量與勵(lì)磁整機(jī)電流面積分量,分別用來(lái)控制兩臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩以及電機(jī)磁場(chǎng),進(jìn)而基本實(shí)現(xiàn)了整機(jī)電流的可分解-耦合式控制。電機(jī)勵(lì)磁磁場(chǎng)的定位是精確的矢量控制的前提,同時(shí)矢量控制還為電機(jī)數(shù)學(xué)模型提供了電壓方程;因此對(duì)精確的矢量控制以及轉(zhuǎn)子位置測(cè)量或估算的精準(zhǔn)度有著較為嚴(yán)苛的要求?,F(xiàn)階段,對(duì)于永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子矢量運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)可細(xì)分為多個(gè)種類(lèi);因?yàn)檗D(zhuǎn)子電機(jī)位置跟永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子氣隙磁場(chǎng)具有對(duì)應(yīng)地的關(guān)系,這就使得定子電機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)不會(huì)輕易的發(fā)生變化,所以基于轉(zhuǎn)子氣隙磁場(chǎng)定向矢量控制的系統(tǒng)架構(gòu)更方便直接,適合應(yīng)用于車(chē)載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。(三)永磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制直接轉(zhuǎn)矩參數(shù)控制和間接矢量轉(zhuǎn)矩控制不同,矢量轉(zhuǎn)矩控制以定子磁場(chǎng)電流轉(zhuǎn)矩矢量為控制變量,而定子字節(jié)轉(zhuǎn)矩參數(shù)控制器的控制變量即定子轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈轉(zhuǎn)矩幅值之差;無(wú)需直接進(jìn)行定子磁場(chǎng)定向、電流轉(zhuǎn)矩控制與定子坐標(biāo)定向變換,且一般會(huì)使用定子滯環(huán)轉(zhuǎn)矩控制工作模式,因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)并不復(fù)雜,這就使得定子動(dòng)態(tài)磁場(chǎng)的響應(yīng)速度較快。然而,受直接轉(zhuǎn)矩控制方式所影響,使得其的電磁轉(zhuǎn)矩與它的定子磁鏈轉(zhuǎn)矩存在較大的不穩(wěn)定性,另外,定子循環(huán)磁鏈運(yùn)動(dòng)的觀測(cè)結(jié)果是否準(zhǔn)確也會(huì)在較大程度上受精度所影響。永磁同步電機(jī)系統(tǒng)屬于非線性控制系統(tǒng),其主要特別是高階次、多變量等,對(duì)于該種非線性系統(tǒng)特性,直接轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)控制是無(wú)法改變的,所以,直接轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)控制要想得到優(yōu)越的轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)性能則存在一定的困難;通過(guò)綜合分析發(fā)現(xiàn),雖然轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)的架構(gòu)較為繁瑣,且需同時(shí)進(jìn)行磁場(chǎng)坐標(biāo)自動(dòng)變換與整個(gè)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)位置自動(dòng)檢測(cè),但是通過(guò)定向分解整個(gè)定子磁場(chǎng)電流轉(zhuǎn)矩矢量,則可使耦合性問(wèn)題得到有效的解決,這樣獲得的轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)的質(zhì)量也更高?;谒鶆?chuàng)建的系統(tǒng)架構(gòu)發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)子電磁轉(zhuǎn)矩控制算法有多種,而受特定的轉(zhuǎn)矩電壓等所影響,面對(duì)各種轉(zhuǎn)矩控制目標(biāo),所獲取的外傳動(dòng)特性均是有所差異的;現(xiàn)實(shí)中廣泛使用的控制算法包括了最大轉(zhuǎn)矩角與電流比因數(shù)控制等。若是將電磁轉(zhuǎn)矩控制排除在外,則矢量控制架構(gòu)還應(yīng)該控制定子電流。具體來(lái)將,通過(guò)以比例積分控制定子電流偏差,會(huì)有相應(yīng)地定子參考電壓生成。從本質(zhì)上看,雖然解耦控制的魯棒性較為顯著,但是,還是有一定量的耦合出現(xiàn)在電機(jī)定子與電壓電流方程之間,所以,對(duì)于電機(jī)定子的性能可借助于解耦系統(tǒng)控制進(jìn)行提升,主流的解耦系統(tǒng)控制原理方法主要有前置反饋解調(diào)分耦原理控制、反饋解耦原理控制、對(duì)角度矩陣解調(diào)分耦原理控制等。另外,還會(huì)出現(xiàn)最小拍控
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