永磁同步電機(jī)控制器的研究熱點(diǎn)
發(fā)布時(shí)間：
2022-07-25
永磁同步電機(jī)控制器的研究熱點(diǎn)。電機(jī)可以通過減小磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)（扭矩也降低）。因此，直流電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)都主動(dòng)進(jìn)行弱磁控制，以擴(kuò)大最高轉(zhuǎn)速。對(duì)于永磁同步電機(jī)控制器，
弱磁控制是目前永磁同步電機(jī)控制器的研究熱點(diǎn)。電機(jī)可以通過減小磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)(扭矩也降低)。因此，直流電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)都主動(dòng)進(jìn)行弱磁控制，以擴(kuò)大高轉(zhuǎn)速。對(duì)于永磁同步電機(jī)控制器，由于轉(zhuǎn)子是永磁體，因此不能簡(jiǎn)單地通過控制勵(lì)磁電流來實(shí)現(xiàn)弱磁控制。可以在抵消永磁體磁通量的方向上施加具有勵(lì)磁特性的電流，實(shí)現(xiàn)弱磁控制。但是，對(duì)于永磁體來說，如何避免不可逆退磁是一個(gè)問題。目前，高磁能積永磁材料的實(shí)際應(yīng)用使永磁同步電機(jī)控制器的弱磁控制得以實(shí)現(xiàn)。以下是現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)弱磁控制的發(fā)展現(xiàn)狀。
恒壓頻比控制是一種開環(huán)控制，它利用空間矢量脈寬調(diào)制將所需的輸出轉(zhuǎn)換為根據(jù)給定系統(tǒng)進(jìn)行控制，使電機(jī)以一定的速度運(yùn)行。但是，它是基于電機(jī)的穩(wěn)態(tài)模型，因此無法獲得理想的動(dòng)態(tài)控制性能。為了獲得較高的動(dòng)態(tài)性能，必須基于電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。永磁同步電機(jī)控制器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是非線性多變量的。它包含角速度和電流或的乘積項(xiàng)。因此，為了獲得精確的控制性能，角速度和電流是解耦的。近年來，人們研究了各種非線性控制器來解決永磁同步電機(jī)控制器的非線性特性。
矢量控制方案是交流伺服電機(jī)非常有效的控制方案，但由于該方案需要進(jìn)行矢量旋轉(zhuǎn)變換，坐標(biāo)變換比較復(fù)雜。另外，由于電機(jī)的機(jī)械常數(shù)比電磁常數(shù)慢，所以矢量控制中的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度不夠快。針對(duì)矢量控制的上述缺點(diǎn)，德國(guó)學(xué)者德彭布洛克在 1980 年代提出了一種具有快速轉(zhuǎn)矩響應(yīng)特性的控制方案——直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)方案。直接轉(zhuǎn)矩摒棄了矢量控制中解耦和電流反饋環(huán)節(jié)的控制思想，采用定子磁鏈定向的方法，采用離散兩點(diǎn)控制直接調(diào)節(jié)電機(jī)的定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩，具有具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。
傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的永磁同步電機(jī)控制器弱磁效果較差。從結(jié)構(gòu)上看，由于永磁體的磁阻比接近空氣，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的永磁同步電機(jī)控制器的永磁體總是串聯(lián)在電機(jī)的直軸磁路上。等。有效氣隙大，直軸電抗很小。在正常的電樞電壓下，不可能獲得大的直軸電流，因此無法獲得滿意的弱化效果。這就需要尋找一種具有特殊結(jié)構(gòu)的永磁同步電機(jī)控制器來滿足弱磁場(chǎng)運(yùn)行的要求[8]。 Richard F. Schifcrl、易華杰等設(shè)計(jì)了一種復(fù)合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永磁同步電機(jī)控制器，從電機(jī)本體上解決了弱磁場(chǎng)擴(kuò)展困難的問題。
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