用于永磁同步电机( PMSM)的 磁场定向控制( FOC)的设计实践

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1、C17L16MCB用于永磁同步电机（PMSM）的磁场定向控制（FOC）的设计实践©2016MicrochipTechnologyIncorporated版权所有C17L16MCB幻灯片1课程目标当你走出课堂你将学会：阅读和分析永磁同步电机（PMSM）的数据手册计算三相开关驱动的关键运行参数评估导致项目计划风险的因素获得更好的视角提高你的信心等级©2016MicrochipTechnologyIncorporated版权所有C17L16MCB幻灯片2课程安排磁场定向控制（FOC）复习规划项目风险工作点分析测试和诊断技巧©2016MicrochipTechnolog

2、yIncorporated版权所有C17L16MCB幻灯片3磁场定向控制（FOC）（复习）Image:excerptfromCartaMarina,OlausMagnus,1539FromtheJamesFordBellLibrary,UniversityofMinnesota,Minneapolis,MinnesotaReprintedwithpermission©2016MicrochipTechnologyIncorporated版权所有C17L16MCB幻灯片4磁场定向控制（FOC）复习设定：3相IM或PMSM目标：在高带宽范围内控制瞬间转矩磁通量极对数电流轴矢量（3维）

3、（2维参考坐标系）（2维参考坐标系）零转矩：磁通和电流对齐最大转矩：磁通和电流成90度©2016MicrochipTechnologyIncorporated版权所有C17L16MCB幻灯片5磁场定向控制（FOC）复习设定：电流矢量？！3-相IM或者PMSM3相定子有3组绕组，相互间隔120度电流矢量I是由虚拟线圈产生的磁场分量（B和B）的线性组αβ合量磁通矢量：磁场耦合到虚拟线圈中Clarke变换：实际绕组↔虚拟线圈©2016MicrochipTechnologyIncorporated版权所有C17L16MCB幻灯片6磁场定向控制（FOC）复习设定：参考坐标系3-相I

4、M或者PMSM静止坐标系αβ磁通和电流矢量都在旋转旋转坐标系dqPMSM和IM：d轴与转子磁场对齐（磁场定向参考坐标系）IM：d轴与转子位置相同（与转子磁场的关系取决于滑差率）磁场定向坐标系普遍用于：我们可以使用直流量来控制稳定的转矩输出（PI调节器控制到零稳态误差）©2016MicrochipTechnologyIncorporated版权所有C17L16MCB幻灯片7磁场定向控制（FOC）复习设定：转矩控制3相IM或者PMSM感应电机：Q轴磁通量=0（通过选择参考坐标系）控制d轴转子磁通（使用转子磁通量方程）控制q轴电流永磁同步电机：标贴式PMSM：L

5、=L，控制I→0，I转矩qddq内嵌式PMSM（L>L）：qd控制方法类似，不过可以通过I<0来增加磁阻转矩d©2016MicrochipTechnologyIncorporated版权所有C17L16MCB幻灯片8磁场定向控制（FOC）复习设定：定子电压方程3相IM或者PMSM有趣的感应交叉耦合形式两个一阶系统只使用PI调节器！输入：I和Idq相到中心点输出：V和Vdq电压模型PMSM适用：©2016MicrochipTechnologyIncorporated版权所有C17L16MCB幻灯片9磁场定向控制（FOC）复习设定：机械方程3-相IM或者PMSM粘滞阻尼

6、库伦摩擦负载转矩注意：ω=同步电气转速r（r=“转子”）ω=ω（PMSM）reω=(1-s)ω(IM)re©2016MicrochipTechnologyIncorporated版权所有C17L16MCB幻灯片10磁场定向控制（FOC）复习角度观测器（SMO）电流观测器Hardware滑模观测器IsVsPMSM-+KI*s+Sign(I*s–Is)d*R*1*-KiivezssssdtLLz*被观测电量©2016MicrochipTechnologyIncorporated版权所有C17L16MCB幻灯片11磁场定向控制（FOC）复习角度观测器（SMO）diRs

7、1iue0dtLssL电机电气微分方程：定子侧电气方程diRsi1ue0dtLLss^^diRs1iuezdtLLdd滑模开关量滑模观测方程：^diR^1快速siuezdtLddL切换^ii^ii©2016MicrochipTechnologyIncorporated版权所有C17L16MCB幻灯片12磁场定向控制（FOC）复