Shanghaiuniversity永磁同步电机的控制策略杨影上海大学自动化系20112011国际电源技术国际电源技术创新论坛创新论坛Shanghaiuniversity0、引言1、梯形波永磁同步电动机的变频调速系统2、正弦波永磁同步电机的矢量控制3、正弦波永磁同步电机的直接转矩控制4、小结ShanghaiuniversityA、永磁同步电机的结构0引言Shanghaiuniversity�结构简单，运行可靠；�体积小，重量轻；�功率因数高，损耗少，效率高；B、永磁同步电机的几个显著优点ShanghaiuniversityC永磁同步电机的分类与性能对比根据转子磁场的空间分布梯形波永磁同步电动机（BLDCM）正弦波永磁同步电动机（PMSM）电机名称比较项目PMSMBLDCM功率密度低较PMSM高50%力矩惯量化低较PMSM高50%调速范围大小单位电流产生的力矩小大力矩脉动小大Shanghaiuniversity1.梯形波永磁同步电机的控制A.梯形波永磁同步电动机的等效电路及逆变器主电路原理图ShanghaiuniversityB.梯形波永磁同步电机反电动势、相电流和霍尔信号波形Shanghaiuniversity�ASR和ACR均为带有积分和输出限幅的PI调节器，调节器可参照直流调速系统的方法设计。C.梯形波永磁同步电动机调速系统ShanghaiuniversityPWM逆变器输出电压梯形波永磁同步电动机的转矩脉动ShanghaiuniversityD.梯形波永磁同步电机的动态结构图ShanghaiuniversityE.梯形波永磁同步电机的无位置传感器控制•基于反电势的位置检测方案�基于反电动势过零点的转子位置检测�续流二极管法�基于反电动势积分的转子位置检测�基于反电动势三次谐波的转子位置检测�状态观测器法�基于磁链函数的转子位置检测方法Shanghaiuniversityaebece•aibiciaRibRicRi1S4S4VD1VD3S6S6VDVD35S5VD2S2VDdcV具有Y型电阻网的永磁无刷直流电机原理图反电动势、反电动势三次谐波分量与磁链三次谐波分量相位关系Shanghaiuniversity理想的磁链函数波形与换相脉冲信号Shanghaiuniversity3永磁同步电机的矢量控制•dq坐标系下的数学模型•矢量控制原理•矢量控制方法Shanghaiuniversity[()]epmdfsqssdsdssdsqsqsqssqsdsdsdsdmdfsqsqsqfmdsdffdsqsdsqduRidtduRidtLiLiTnLiiLLiLiLiLiiψ=+−ωψψ=++ωψψ=+ψ==+−ψ=+dqAf→ψ→sψ→sIdiqiϕθβqqiLddiL永磁同步电动机空间矢量图A、dq坐标系下的数学模型ShanghaiuniversityB、永磁同步电动机矢量控制的基本原理当永磁体的励磁磁链和交直轴电感确定后，控制和可以控制电动机的转矩。一定的转速和转矩对应于一定和，通过电流闭环控制，使实际电流跟踪给定值实现电动机转矩和转速的控制。diqi*di*qiShanghaiuniversityC永磁同步电动机电流矢量的控制方法•控制•最大转矩/电流控制•弱磁控制0di=Shanghaiuniversity•常用于表面凸出式永磁同步电机（控制就是最大转矩/电流控制）•电动机可达到的最高电压越大，输出转矩越小，则最高转速越高。dqAf→ψ→sψ→sIdiqiϕθβqqiLddiL永磁同步电动机空间矢量图0di=[()]epmdfsqsdsqsdsqTnLiiLLii=+−0di=控制Shanghaiuniversity的永磁同步电动机矢量控制系统简图0di=ShanghaiuniversityB、最大转矩/电流控制•凸极永磁同步电动机的恒转矩轨迹•电动机最大转矩运行时的转折速度diqi1A1ω2ω3ωdiqiO<
