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永磁同步電機如何調速?

2023-03-14 15:08:55來(lái)源:

永磁同步電機,Z基本的組成結構定子和轉子。定子與異步電機轉子類(lèi)似,由絕緣銅線(xiàn)繞制而成。轉子包含永磁體,并具備確定的極數,建立電機的主磁場(chǎng)。

與異步電機相比,永磁同步電機的電、磁和力的關(guān)系更簡(jiǎn)單,經(jīng)過(guò)一定的坐標變換,可以實(shí)現電流與力矩的解耦。

1、坐標變換

列舉,永磁同步電機變頻調速用到的相關(guān)坐標變換。A-B-C坐標系,以定子鐵芯的圓心為原點(diǎn),以定子三相繞組為A、B、C三個(gè)方向為軸向,軸與軸之間夾角120°。α-β坐標系,與A-B-C坐標系在同一個(gè)平面,共享同一個(gè)原點(diǎn),α軸與A軸重合,β軸與α軸成90°角。d-q坐標系,d軸與轉子永磁鐵磁極N極重合,并跟隨轉子轉動(dòng)。q軸與d軸在逆時(shí)針?lè )较蛏铣?0°角。

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2、基頻以下調速

磁場(chǎng)定向控制:磁場(chǎng)定向,即在d-q坐標系下,電機參數中,如勵磁電流,影響力矩的部分是參數投影到q軸的分量。而投影到d軸上的部分,則不必考慮,即通常所說(shuō)的id=0方法。此方法下,電機Z大輸出轉速的決定因素是控制器Z高供電電壓。磁場(chǎng)定向控制策略的局限在于,不能體現勵磁電流影響磁場(chǎng)的部分參數變化,因此不能進(jìn)行弱磁控制。

3、基頻以上調速

直接轉矩法,出發(fā)點(diǎn)是想要通過(guò)控制轉矩公式中的參數去直接對轉矩輸出值產(chǎn)生影響。選擇矩角作為控制對象。以?xún)戎檬睫D子永磁同步電機為例,說(shuō)明具體方法。在電源電壓和定子磁場(chǎng)頻率恒定的情況下,電機實(shí)時(shí)輸出轉矩與矩角的正弦值成正比。

可以在離線(xiàn)狀態(tài)下,計算每個(gè)轉矩角對應的電磁轉矩值,形成一張矢量表,存放在上位機。在電機控制器運行過(guò)程中,實(shí)時(shí)觀(guān)測轉矩和轉矩角,并提取表格中的原始值進(jìn)行比對。發(fā)現與表格的值有出入,則調整電源電壓值,進(jìn)行轉矩修正。直接轉矩法,魯棒性好,算法簡(jiǎn)單,并且不需要坐標變換,在早期是應用較多的一種控制方法。但這種方法在低轉速情況下,控制精度急劇下降。因此可以選擇僅在基頻以下使用。

4、Z大力矩電流比控制策略

將電流在d-q坐標系下解耦,再分別求取每個(gè)分量的轉矩電流Z大比,目的是獲得確定勵磁電流下的Z大轉矩。

用求取二階導數的方式確定極大值的存在性。在調速區間內,對轉矩電流比求導,二階導數小于0,則轉矩電流比Z大值存在。