混合式步进电动机宽调速范围矢量控制策略.pdf

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1、第46卷第1期电力电子技术Vo1．46，No．12012年1月PowetElectronicsJanuary2012混合式步进电动机宽调速范围矢量控制策略钟天云，汤宁平(福州大学，电气工程与自动化学院，福建福州350108)摘要：混合式步进电动机(HSM)在工业领域中应用广泛，其同步电频率已达1kHz以上。受数字控制系统的采样频率限制，当电机高速运行时，采样频率与同步频率之比很小，导致电流控制环不能正常工作，限制了电机运行速度的提高及负载能力的提升。这里针对HSM矢量控制系统提出一种电流预测及其控制方案：为进一步拓展电机速度运行范围，这里还研究了弱磁控制策

2、略。实验结果表明电机速度运行范围宽广，动态响应迅速。关键词：混合式步进电动机；矢量控制；电流预测中图分类号：TM383．6文献标识码：A文章编号：1000—100X(2012)01—0076—03VectorControlStrategywithWideVariable—speedRangeforHybridSteppingMotorZHONGTian-yun，TANGNing—ping(FuzhouUniversity，Fuzhou350108，China)Abstract：Hybridsteppingmotors(HSM)arewidelyapplie

3、dinindustry，inwhichthesynchronousfrequencyincreasesabove1kHz．However，thesamplingfrequencyislimitedduetothesystemCostandeficiencyindigitalcontrolin—verter．Thecurrentloopcannotworknormallywhentherotationalspeedofmotorisveryhighandtheratioofsam—plingfrequencytosynchronous~equeneyisve

4、rylow，whichlimittherotationalspeedandtheloadability．Soapre-dictivecontrolofcurrentloopinvectorcontrol(VC)systemofHSMisinvestigatedandaweakeningfieldcontrolforVC-HSMisresearchedinordertoincreasetherangeofrotationalspeed．TheexperimentalresultsshowthatVC—HSMhaswiderrangeofrotationals

5、peedandquickdynamicresponsespeed．Keywords：hybridsteppingmotor；vectorcontrol；currentpredictiveFoundationProject：SupposedbytheEducationDepartmentofFujianProvince(No．JA08023)1引言想加速度／位置测量或估计方案．在激磁旋转坐标系，或转子旋转坐标系中控制电流，实现转矩的瞬在众多步进电动机中．HSM因具有运行效率时控制【；③采用反馈线性化构成闭环控制方案，静高、输出转矩大等优点而得到广泛应用。但因

6、HSM止坐标系中的步进电动机数学模型高度非线性．设计上的特点。导致电机采用开环控制时阻尼系采用反馈线性化方法，实现系统模型的线性化，获数很小，转子振荡剧烈。尤其中频振荡限制了电机得良好的动态和静态特性【，】：④采用现代控制理论调速范围和动态响应速度，且开环控制时，转子易设计闭环控制器方案．借助于模糊控制对非线性出现失步的危险。在要求调速范围宽、响应快速的系统的处理能力，利用模糊推理构成闭环控制，实场合。开环控制HSM驱动系统的应用受到限制。现快速响应控制。借助于神经网络对非线性关系为此。很多学者展开了HSM闭环控制策略的研究。的逼近能力，实现最优超前角的控

7、制等【1；⑤直接目前．闭环控制策略可分为以下几种：①采用转矩控制，采用转矩和磁链双闭环结构，实现步进微步开环加速度／位置估计方案，利用估计的速电动机转矩快速控制．目前该方案研究得较少。度／位置信息，修改电流给定(幅值或相位)，实现这里针对HSM宽调速范围矢量控制策略展转子旋转的同步及平稳运，行【-；②采用矢量控制思开研究。虽然，目前文献对矢量控制中转矩控制原理及参数辨识进行了深入研究，但对电流的准确而快速控制、弱磁控制等关键问题的研究却甚少。基金项目：福建省教育厅科技项目(JA08023)HSM最早应用于低速、大转矩场合，后来随定稿日期：201O一07—0

8、7作者简介：钟天云(1975一)，女，江苏淮安人，硕士研究生着数字