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永磁同步電機控制策略綜述

1 引言 　　近年來，隨著電力電子技術、微電子技術、新型電機控制理論和稀土永磁材料的快速發展，永磁同步電動機得以迅速的推廣應用。永磁電機 永磁同步電機 臺灣永磁電機來自臺灣，專業馬達制造商。銷售熱線：021-60441818、60441919 、13016568808 QQ：363646441永磁同步電動機具有體積小，損耗低，效率高等優點，在節約能源和環境保護日益受到重視的今天，對其研究就顯得非常必要。因此。這里對永磁同步電機的控制策略進行綜述，并介紹了永磁同步電動機控制系統的各種控制策略發展方向。 　　2 永磁同步電動機的數學模型 　　當永磁同步電動機的定子通入三相交流電時，三相電流在定子繞組的電阻上產生電壓降。由三相交流電產生的旋轉電樞磁動勢及建立的電樞磁場，一方面切割定子繞組，并在定子繞組中產生感應電動勢；另一方面以電磁力拖動轉子以同步轉速旋轉。電樞電流還會產生僅與定子繞組相交鏈的定子繞組漏磁通，并在定子繞組中產生感應漏電動勢。此外，轉子永磁體產生的磁場也以同步轉速切割定子繞組。從而產生空載電動勢。為了便于分析，在建立數學模型時，假設以下參數：①忽略電動機的鐵心飽和；②不計電機中的渦流和磁滯損耗；③定子和轉子磁動勢所產生的磁場沿定子內圓按正弦分布，即忽略磁場中所有的空間諧波；④各相繞組對稱，即各相繞組的匝數與電阻相同，各相軸線相互位移同樣的電角度。永磁電機 永磁同步電機 臺灣永磁電機來自臺灣，專業馬達制造商。銷售熱線：021-60441818、60441919 、13016568808 QQ：363646441 　　在分析同步電動機的數學模型時，常采用兩相同步旋轉(d，q)坐標系和兩相靜止(α，β)坐標系。圖1給出永磁同步電動機在(d，q)旋轉坐標系下的數學模型。 　　(1)定子電壓方程為： 　　式中：r為定子繞組電阻；p為微分算子，p=d/dt；id，iq為定子電流；ud，uq為定子電壓；ψd，ψq分別為磁鏈在d，q軸上的分量；ωf為轉子角速度(ω=ωfnp)；np為電動機極對數。 　　(2)定子磁鏈方程為： 　　式中：ψf為轉子磁鏈。 　　(3)電磁轉矩為： 　　式中：J為電機的轉動慣量。 　　若電動機為隱極電動機，則Ld=Lq，選取id，iq及電動機機械角速度ω為狀態變量，由此可得永磁同步電動機的狀態方程式為： 　　由式(7)可見，三相永磁同步電動機是一個多變量系統，而且id，iq，ω之間存在非線性耦合關系，要想實現對三相永磁同步電機的高性能控制，是一個頗具挑戰性的課題。 　　3 永磁同步電動機的控制策略 　　任何電動機的電磁轉矩都是由主磁場和電樞磁場相互作用產生的。直流電動機的主磁場和電樞磁場在空間互差90°，因此可以獨立調節；交流電機的主磁場和電樞磁場互不垂直，互相影響。因此，長期以來，交流電動機的轉矩控制性能較差。經過長期研究，目前的交流電機控制有恒壓頻比控制、矢量控制、直接轉矩控制等方案。 　　3．1 恒壓頻比控制 　　恒壓頻比控制是一種開環控制。它根據系統的給定，利用空間矢量脈寬調制轉化為期望的輸出電壓uout進行控制，使電動機以一定的轉速運轉。在一些動態性能要求不高的場所，由于開環變壓變頻控制方式簡單，至今仍普遍用于一般的調速系統中，但因其依據電動機的穩態模型，無法獲得理想的動態控制性能，因此必須依據電動機的動態數學模型。永磁同步電動機的動態數學模型為非線性、多變量，它含有ω與id或iq的乘積項，因此要得到精確的動態控制性能，必須對ω和id，iq解耦。近年來，研究各種非線性控制器用于解決永磁同步電動機的非線性特性。 　　3．2 矢量控制 　　高性能的交流調速系統需要現代控制理論的支持，對于交流電動機，目前使用最廣泛的當屬矢量控制方案。自1971年德國西門子公司F．Blaschke提出矢量控制原理，該控制方案就倍受青睞。因此，對其進行深入研究。 永磁電機 永磁同步電機 臺灣永磁電機來自臺灣，專業馬達制造商。銷售熱線：021-60441818、60441919 、13016568808 QQ：363646441　　

都是交流量，其空間矢量在空間以同步轉速旋轉，因此調節、控制和計算都不方便。型號:XYT132S-4-5.5KW XYT132M-4-7.5KW XYT160L-4-15KW XYT160M-4-11KW XYT180M-4-18.5KW XYT180L-4-22KW XYT200L-4-30KW

TYCX100L-4 3

TYCX132S-4 5.5

TYCX132M-4 7.5

TYCX160M-4 11

TYCX160L-4 15

TYCX180M-4 18.5

TYCX180L-4 22

TYCX200L-4 30

TP-三相永磁同步電動機
CMTP80M1-4-50-0.55
CMTP80MA-4-50-0.55
CMTP80MB-4-50-0.75
CMTP80M2-4-50-0.75
CMTP90S-4-50-1.1
CMTP90L4-50-1.5
CMTP100LA4-50-2.2
CMTP100LB4-50-3
CMTP112M4-50-4
CMTP132M4-50-7.5
CMTP132S4-50-5.5
CMTP160M4-50-11
CMTP160L4-50-15
CMTP180M4-50-18.5
CMTP180L4-50-22
*注：CMTP80M1-4-50-0.55：
CMTP 三相永磁同步電動機 ，80-機座中心高度代號，M-機座長度代號：S、M、L ,4-極數（電機轉速代號），50-基準頻率 50HZ 0.55-額定功率 0.55KW

需借助復雜的坐標變換進行矢量控制，而且對電動機參數的依賴性很大，難以保證完全解耦，使控制效果大打折扣。 　永磁電機 永磁同步電機 臺灣永磁電機來自臺灣，專業馬達制造商。銷售熱線：021-60441818、60441919 、13016568808 QQ：363646441　3．3