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永磁同步电机的控制方法

更新日期:2018-01-17
摘要:前面我们有介绍过永磁同步电机的设计,可知其设计优化方法有三种,想必大家已经有所掌握。那么永磁同步电机的控制方法有哪些呢?接下来请看下面的详细介绍吧!
永磁同步电机
 
 
前面我们有介绍过永磁同步电机的设计,可知其设计优化方法有三种,想必大家已经有所掌握。那么永磁同步电机的控制方法有哪些呢?接下来请看下面的详细介绍吧!
 
随着永磁同步电机的不断发展,其控制技能也备受关注。目前永磁同步电机典型的控制技能与异步电机相似,主要有恒压频比控制、矢量控制以及直接转矩控制等。
 
1、恒压频比控制
 
恒压频比控制(又称恒磁通控制办法,是通过在改动供电电源频率完成对电机转速进行控制的同时,保持电机的磁链轨道按要求进行改变,即在电机转速发生改变(供电电压频率改变)时按必定规则对电机供电电压进行相应的调整。在基频以下,为了保持气隙磁通不变,定子端电压和定子供电频率始终保持和谐控制,二者之比为常数,称为恒压频比控制。在低频时应通过提升电机供电电压来补偿定子压降。在基频以上,当频率升高时,需保持电机供电电压处于额外电压数值,使磁通与频率成反比的降低,以此来完成弱磁的控制。
 
该控制办法结构简单、实现成本低廉。但是该控制办法无法完成转矩的瞬时控制以保证电机的动态呼应,而且低频时,电机转矩输出往往不足。因此选用这种控制方法的电机一般使用于对动态功能要求不高的场合,比如纺织工业、空气压缩机、大功率离心式风机、水泵、水泥轮转窑等。
 
2、矢量控制
 
矢量控制依照定位磁场的不同,可将矢量控制分为基于转子磁场的矢量控制,基于气隙磁场的矢量控制以及基于定子磁场的矢量控制。其中,由于后两种定位方式无法彻底解耦电机交直轴电流,因此目前基于转子磁场的矢量控制使用最广。
 
矢量控制在理论上解决了电机控制中非线性、强偶然的问题,完成了交流电机高功能的控制,使得交流伺服驱动逐步替代了直流伺服驱动、发动机驱动,成为了主流驱动系统。现在国际上针对矢量控制的研讨已经非常成熟,所开发的产品已被广泛使用于各工业范畴。
 
3、直接转矩控制
 
直接转矩控制是一种变频器控制三相马达转矩的办法。其作法是依量测到的马达电压及电流,去核算马达磁通和转矩的估测值,而在控制转矩后,也能够控制马达的速度,直接转矩控制是欧洲ABB公司的专利。
 
在直接转矩控制中,定子磁通用定子电压积分而得。而转矩是以估测的定子磁通向量和量测到的电流向量内积为估测值。磁通和转矩会和参考值比较,若磁通或转矩和参考值的误差超过允许值,变频器中的功率晶体会切换,使得磁通或转矩的误差能够赶快缩小。因而直接转矩控制也能够视为一种磁滞或继电器式控制。
 
永磁同步电机控制系统中的控制器一般选用PID控制,PID控制具有结构简单、易于调理、相当可靠等特色,而且该控制算法不依赖于被控对象的数学模型。但是永磁同步电机是强耦合的非线性系统,如果仅仅依靠简单的PID控制,电机很难完成高功能运转。为此,国内外许多专家学者为了提升电机的静、动态特性,保证其高效安稳的运转,将滑膜控制、自适应控制、含糊控制乃至神经网络控制等控制算法与传统矢量控制、直接转矩控制相结合使用到电机控制中,以获得电机杰出的运转目标。
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