永磁同步电机驱动控制技术

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1、永永同步机动磁同步电机驱动、矢矢控制量控制及其他车用交流电机控制技术前面的话•电机驱动技术、电机控制技术、电机电磁结构设计，这三者是密不可分的。•电领域的学科交叉电机驱动与控制电机电磁结构设计电机驱动电机控制电磁场理论和有限元理论（电机控制硬件）（矢量控制）（有限元软件）（电力电子器件）（数学方程）2多极电机•真实车用电机为多极电机•电角度=机械角度×极对数•电频率=机械频率×极对数AACBCBBCAABCCBBCAA3目录电机驱动技术永磁同步电机矢量控制其他电机控制技术电机驱动技术•电机驱动技术—电机控制

2、器硬件•电机矢量控制—传统的电机控制器软件•电机驱动—以IGBT、IPM为核心的逆变电路•功率器件的驱动电路•功率器件的保护电路•高压系统与低压系统的隔离•传感器信号采集•其他控制部分5电机驱动架构6目录电机驱动技术永磁同步电机矢量控制其他电机控制技术矢量控制•以电机转矩方程计算出当前转速下，所需转矩对于的所需电流（Id与Iq）•通过传感器（位置传感器、电流传感器）信息，采集电机相电流及电机位置，通过坐标变换计算出当前真实的dq轴电流（Id_real、Iq_real）•通过电流反馈及PI控制，得出当前所需的

3、dq轴电压（Ud、Uq）•将dq轴电压（Ud、Uq）通过坐标变换成所需三相电机电压•通过SVPWM技术将所需三相电机电压转换成逆变器开关信号8矢量控制的框图9d、q轴所需电流•最大转矩/电流比控制—低速（利用磁阻转矩）•弱磁控制—高速（抑制电机的反电动势）2000150-50-100100图(A)3.16电机各工作点直轴电流id设定值(A)idiq-15050-20080500050010006060501000150040401500200030200020202500250010T(Nm)03000we(1/

4、s)T(Nm)03000w(1/s)e电机各工作点直轴电流id设定值电机各工作点交轴电流iq设定值图3.17电机各工作点交轴电流iq设定值10实际dq轴电流iisB三相到两相变换icibClarke变换Aiiai3i2aC33iiiia(t)ib(t)ic(t)i(t)i(t)2b2c实际dq轴电流iiiicossiniisdddqBiisinicosqddi静止到运动变换ddAiTotal4trigcalulationsPkPark变换7multiplica

5、tionsC3additionsi(t)i(t)iqidPI控制Pi(commanded)++vderror(t)d‐+i(measured)IdPi(commanded)+vq+error(t)q‐+i(measured)IqThePIregulatorisagoodchoiceforcurrentregulation电压变换vVoltagevectorBvqvddv运动到静止变换ACvvcosvsinddqdvvsinvcosddqdv(t)v(t)v(t)dv(t)

6、q电压变换vVoltageVectorBvcv两相还原到三相bvvaAv2va3Cv1v1vb33v1v1vc33v(t)v(t)v(t)v(t)v(t)abc三相电压的实现—SVPWM技术SVPWM是空间电压矢量PWM波产生，它具有电压利用率高、低谐波成分、开关次数少和功率管功耗小等特点。同时，SVPWM还能很好的结合矢量控制算法，为矢量控制得实现提供很好的途径，以最大限度的发挥设备的性能。因此被越来越多的变频设备所采用。SVPWM技术将所需三相电压转换成逆变器开关信号SVP

7、WM产生原理电压空间矢量SVPWM技术的基本原理电压矢量与磁链矢量的关系:当用三相平衡的正弦电压向交流电机供电时，电动机的定子磁链空间矢量幅值恒定，并以恒速旋转，磁链矢量的运动轨迹形成圆形的空间旋转磁场(磁链圆)。因此如果有一种方法，使得逆变电路能向交流电动机提供可变频、并能保证电机形成定子磁链圆，就可以实现交流电动机的变频调速。电压空间矢量是按照电压所加在绕组上的空间位置来定的。SVPWM产生原理上图是一个典型的电压型PWM逆变器。利用这种逆变器功率开关管的开关状态和顺序组合，以及开关时间的调整，以保证电压空间

8、矢量圆形运行轨迹为目标，就可以产生谐波较少的、且直流电源利用率较高的输出。SVPWM产生原理SVPWM是通过三相交流逆变桥的6个开关的不同导通模式产生不同的电压基本矢量，通过矢量合成，来合成任意矢量（在实际允许范围内），通过导通时间的不同大小，来确定矢量的大小，这也就是PWM调制的原理。上图是一个典型的电压源型PWM逆变器模型。令a=0,表示在第一组桥臂中：上桥臂截至，下