基于模糊自整定改进型永磁同步电机矢量控制仿真研究

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1、工业基于模糊自整定的改进型永磁同步电机矢量控制仿真研究杨勇(广东技术师范学院，广东广州510635)电机矢量控制系统中存在着响应速度不快，稳态性能差，转矩波动大的缺点，在建立永磁同步电机数学模型自整定理论来改进永磁同步电机矢量控制系统并且建立了相应的仿真模型进行了仿真分析，仿真结果表明机矢量控制系统具有良好的动静态控制效果。机；模糊自整定；矢量控制中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009-9492(2010)08—0047—031前言2幽轴坐标下的永磁同步电机的数学模型对于电机的变压变频调速系统以及控制转差频率的电在给出永磁同

2、步电机在幽轴坐标系的方程时，做如机变频调速系统，由于它们的基本控制关系和转矩控制原下假设[：则都是建立在电机的静态数学模型技术上的．其被控变量(1)忽略漏磁通的影响；(定子电压有效值，定子电流有效值，定子供电频率(2)不考虑磁饱和效应，即定子各相绕组的电感和，转差频率)都是在赋值意义上进行的控制，而忽略通人绕组中的屯流大小、相位无关；幅角(相位)控制，虽然能够获得良好的静态特性指标，(3)定子各相绕组的电枢电阻阻值均相等；定子各相但是在动态过程中不能获得良好的动态响应．从而对一些绕组的电感也相等：动态特性要求高的生产机械来讲，这种变压变频词

3、速系统(4)气隙分布均匀，磁回路与转子位置无关，即各相还不能满足工艺要求。矢量变换控制技术则成功地解决了绕组的电感与转子的位置无关：交流电动机电磁转矩的有效控制。使得交流电机能够像直(5)转子磁链在气隙中成正弦分布。流调速系统一样，实现交流电动机的磁通和转矩的分别独由于电机直、交轴电感差异产生的凸机转矩P(Ld一立控制．从而使得交流电动机变频调速系统具有了直流调￡。)相对较小，一般忽略，特别是为了研究方便，可以速的全部特点_1]。矢量控制技术经过多年的发展和实践．认为是电机的d、q轴电感相等，即La=Lq，此时凸机转矩目前已经成为在工业生产

4、中得到普遍应用的高性能交流调相为零。速系统。，根据控制器与驱动器之间触发脉冲生成方式的不同．一÷P0习惯上将永磁同步电机的控制分为两种控制方式。一种是，针对电流控制的滞环比较控制方法。另外一种是空间电压一p．。-斗d￡控制方法，前者属于砰一砰控制，其最大的优点是响应速度快，不足是稳态性能比较差，转矩波动大。后者的理论O0J基础是空间矢量PWM(SVPWM)控制，其优缺点正好和前者相反，优点是稳定性能好，转矩波动比较小，缺点是式(1)中：表示电机的d轴电感；L表示电机的q响应速度太慢；在提高了逆变器的电压输出能力，保持恒轴电感。定的开关频率的

5、情况下。更加适合数字控制。本论文采用假设电机气隙均磁导均匀分布，即￡=，则上式电流控制的滞环比较控制方法。可写成：收稿日期：2010—06—29控制广●—流尽量逼近正弦。滞环带宽越窄，实际电流越逼近正弦。，_=—P．国但是，带宽越窄，对逆变器开关频率的要求就越高。所￡上以，带宽实际上要受功率器件极限开关频率的限制，自然，“一p(2)也要受开关损耗允许值的限制。从理论上来讲，可以使实￡￡际电流瞬时跟踪参考电流，因此不存在延迟或滞后的问一Op题。O详细分析可以发现，滞环电流控制有一个致命的缺1●●，●●●●●●●J一—．．．．．．．．．L在交流

6、控制系统中．可以通过电枢磁通相对励磁磁场O叩-O．陷，就是在低速近乎空载运行时，由于参考电流和实际电1_正交，保持0，即定子电流矢量位于口轴，无d轴分量。．—．．．．．．．．。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．L流的值都很小(接近0)，导致三相电流偏差△、△、△+一每单位定子电流产生的转矩值最大，同时电磁转矩只与定￡都很小，可能会经常处于滞环带宽内，这将导致电机长时子电流的幅值成正比，通过控制定子电流即可以获得与其间以空转方式运行，即逆变器开关状态没有变化，此时无玉成线性比例关系的电磁转矩，就实现了对于直流电机的严法再继续控制电机的转矩

7、，电机就丧失了位置和速度伺服格模拟，这样就是永磁同步电机转子磁场定向矢量控制的的功能，这对高精度控制系统来说是不允许的。基本思想。三相永磁同步电机状态方程为：针对这种情况，可以采用模糊自整定PID方法改进永磁同步电机的矢量控制系统，来改进控制的结果。『r4模糊自整定PID控制方法自适应的模糊PID控制器以误差e和误差变化ec作为(3)输入(利用模糊控制规则在线对PID参数进行修改)，以满L‘，足不同时刻的e和误差变化ec对PID参数自整定的要求。PID参数自整定就是要找出PID的3个控制参数k，3永磁电机(PMSM)矢量控制k；和k与e和e

8、c的模糊关系，在运行中不断地检测e和采用矢量控制的交流伺服系统是通过矢量变换的方法ec，根据模糊控制原理来对3个参数进行在线调整，以满将交流电机模拟成直流电机进行控制，从而获得类