胡敬朋

摘要：分析了PMSM轉(zhuǎn)子和定子的內(nèi)在機(jī)理，構(gòu)建PMSM矢量控制模型，研究影響PMSM穩(wěn)定性和可靠性的關(guān)鍵因子為q軸電流iq以及d軸電流id，在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建單個(gè)永磁同步電動機(jī)的矢量控制模型，仿真顯示改變該模型中的關(guān)鍵參數(shù)可以改善PMSM的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)特性曲線和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：PMSM；矢量控制；模型研究

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）02-0351-02

在正弦波PMSM中，通過PWM變壓變頻器給定子提供電流而永磁同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子是用永磁材料做的，沒有勵(lì)磁繞組和阻尼繞組，轉(zhuǎn)子磁動勢隨轉(zhuǎn)子位置方向變化而幅值不變，即PMSM的永磁轉(zhuǎn)子的磁場恒定不變，因此，其在控制方法和控制策略上與電勵(lì)磁電機(jī)有不同，再加上其PMSM在參數(shù)和結(jié)構(gòu)各不相同，PMSM控制策略必須在分析其機(jī)理基礎(chǔ)上構(gòu)建PMSM矢量控制模型，研究其關(guān)鍵參數(shù)對控制可靠性和穩(wěn)定性十分重要。

1 構(gòu)建PMSM矢量控制模型

2 PMSM矢量控制關(guān)鍵參數(shù)分析

由PMSM數(shù)學(xué)模型可知，在基頻恒轉(zhuǎn)矩工作區(qū)中，通過使iq=is，id=0，可得PMSM電磁轉(zhuǎn)矩和定子電流成正比，只需要檢測出PMSM轉(zhuǎn)子在d軸的精確空間位置，然后通過逆變器的控制三相定子的合成電流矢量落在q軸上就行了。在低速（ωs<0.2）時(shí)，因感應(yīng)電流很弱用光電編碼器、霍爾磁檢測器等直接檢測轉(zhuǎn)子位置，而在高速和中速可以通過檢測電樞繞組的感應(yīng)電流和電動勢間接計(jì)算出轉(zhuǎn)子位置。然后，電機(jī)的轉(zhuǎn)速不一定在一定的區(qū)間內(nèi)，可以吸收以上兩種檢測方法的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)電機(jī)以較高速度運(yùn)行時(shí)，可根據(jù)反電勢模型并用Kalman濾波技術(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)子的位置，當(dāng)電機(jī)在靜止或低速運(yùn)行時(shí)，可利用定子齒槽區(qū)間的磁飽和特性，在定子線圈的兩端加上一定的電壓，測量其所在線圈的電流變化率，可以計(jì)算出其相電感變化量，最后通過相電感函數(shù)推測得轉(zhuǎn)子位置角。

4 總結(jié)

通過PMSM數(shù)學(xué)模型分析，可以實(shí)現(xiàn)定子電流d軸分量等于零以簡化PMSM的數(shù)學(xué)模型，從而使d軸阻尼繞組和勵(lì)磁是簡單耦合線圈，避免了和定子電流沒有相互影向，從而讓定子繞組和d軸間實(shí)現(xiàn)完全解耦，進(jìn)一步讓電流[iq]和磁鏈[ψf]解耦，定子電流和轉(zhuǎn)子永磁磁通解耦，這樣整個(gè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定性提高、脈動變小，調(diào)速范圍變寬，這種可應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床和高性能機(jī)器人控制電機(jī)上。

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