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永磁同步電機的控制方法

更新日期:2018-01-17
摘要:前面我們有介紹過永磁同步電機的設計,可知其設計優化方法有三種,想必大家已經有所掌握。那么永磁同步電機的控制方法有哪些呢?接下來請看下面的詳細介紹吧!
永磁同步電機
 
 
前面我們有介紹過永磁同步電機的設計,可知其設計優化方法有三種,想必大家已經有所掌握。那么永磁同步電機的控制方法有哪些呢?接下來請看下面的詳細介紹吧!
 
隨著永磁同步電機的不斷發展,其控制技能也備受關注。目前永磁同步電機典型的控制技能與異步電機相似,主要有恒壓頻比控制、矢量控制以及直接轉矩控制等。
 
1、恒壓頻比控制
 
恒壓頻比控制(又稱恒磁通控制辦法,是通過在改動供電電源頻率完成對電機轉速進行控制的同時,保持電機的磁鏈軌道按要求進行改變,即在電機轉速發生改變(供電電壓頻率改變)時按必定規則對電機供電電壓進行相應的調整。在基頻以下,為了保持氣隙磁通不變,定子端電壓和定子供電頻率始終保持和諧控制,二者之比為常數,稱為恒壓頻比控制。在低頻時應通過提升電機供電電壓來補償定子壓降。在基頻以上,當頻率升高時,需保持電機供電電壓處于額外電壓數值,使磁通與頻率成反比的降低,以此來完成弱磁的控制。
 
該控制辦法結構簡單、實現成本低廉。但是該控制辦法無法完成轉矩的瞬時控制以保證電機的動態呼應,而且低頻時,電機轉矩輸出往往不足。因此選用這種控制方法的電機一般使用于對動態功能要求不高的場合,比如紡織工業、空氣壓縮機、大功率離心式風機、水泵、水泥輪轉窯等。
 
2、矢量控制
 
矢量控制依照定位磁場的不同,可將矢量控制分為基于轉子磁場的矢量控制,基于氣隙磁場的矢量控制以及基于定子磁場的矢量控制。其中,由于后兩種定位方式無法徹底解耦電機交直軸電流,因此目前基于轉子磁場的矢量控制使用最廣。
 
矢量控制在理論上解決了電機控制中非線性、強偶然的問題,完成了交流電機高功能的控制,使得交流伺服驅動逐步替代了直流伺服驅動、發動機驅動,成為了主流驅動系統。現在國際上針對矢量控制的研討已經非常成熟,所開發的產品已被廣泛使用于各工業范疇。
 
3、直接轉矩控制
 
直接轉矩控制是一種變頻器控制三相馬達轉矩的辦法。其作法是依量測到的馬達電壓及電流,去核算馬達磁通和轉矩的估測值,而在控制轉矩后,也能夠控制馬達的速度,直接轉矩控制是歐洲ABB公司的專利。
 
在直接轉矩控制中,定子磁通用定子電壓積分而得。而轉矩是以估測的定子磁通向量和量測到的電流向量內積為估測值。磁通和轉矩會和參考值比較,若磁通或轉矩和參考值的誤差超過允許值,變頻器中的功率晶體會切換,使得磁通或轉矩的誤差能夠趕快縮小。因而直接轉矩控制也能夠視為一種磁滯或繼電器式控制。
 
永磁同步電機控制系統中的控制器一般選用PID控制,PID控制具有結構簡單、易于調理、相當可靠等特色,而且該控制算法不依賴于被控對象的數學模型。但是永磁同步電機是強耦合的非線性系統,如果僅僅依靠簡單的PID控制,電機很難完成高功能運轉。為此,國內外許多專家學者為了提升電機的靜、動態特性,保證其高效安穩的運轉,將滑膜控制、自適應控制、含糊控制乃至神經網絡控制等控制算法與傳統矢量控制、直接轉矩控制相結合使用到電機控制中,以獲得電機杰出的運轉目標。
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