永磁同步电机控制分析

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1、永磁同步电机控制分析．刘静赵丽媛李启申北京起重运输机械设计研究院北京100007摘要：对永磁同步电机的现状与发展趋势进行了论述；介绍了永磁同步电机的控制策略，分析矢量的控制方法，包括带编码器控制和无速度传感器控制；分析了其在起重机行业应用的可行性。关键词：永磁同步电机；性能分析；矢量控制；起重机中图分类号：TK413．94文献标识码：A文章编号：1001—0785(2014)04—0052—04Abstract：Thepaperdiscussescurrentsituationsanddevelopmenttrendofpermanentmagnetsynchronousmoto

2、r，in—troducesthecontrolstrategyofsuchmotor，andanalyzesthevectorcontrolmethod，includingthecontrolwithencoderandno—speedsensorcontrol，anditsapplicationincraneindustry．Keywords：permanentmagnetsynchronousmotor；performanceanalysis；vectorcontrol；crane小，启动时能够很平稳地进入到额定状态。同步0概述电机采用开环控制，供电频率和转速保持严格同近几年

3、来，我国的稀土永磁材料获得了高速步，因此，在启动时无需加入其他措施，只需将发展，新型永磁材料在电机上的应用引起了电机供电频率平滑增加，电机转速就会平缓启动。如结构、设计方法、工艺等方面的变革。高性能稀果频率再闭环控制，同步转速会跟着频率走，就土永磁材料不仅可以达到电流励磁所产生的磁场不会产生振荡和失步现象。电机驱动的控制方法强度，而且还远远超过电流励磁，因而可以制造很多，异步电机可以采用开环VF控制，永磁同步出数千瓦的大中型电机。电机的控制不能使用VF控制，现在成熟的控制方永磁同步电机效率高，启动力矩大，矫顽力法有矢量控制和直接转矩控制，鉴于矢量控制为高，功率因数接近1。它与电力

4、电子技术和微电子新型控制方法，控制性能好，精度高，下面只介控制技术相结合，可以制造出各种性能优异的机绍矢量控制方法。电一体化产品。在起重机和提升机上，永磁同步2永磁同步电机变频器数学模型电机开始得到应用，性能与异步电机相比也有很大提高。矢量控制的基础是坐标转化，核心是直流量在较大的负载变化工况下，永磁同步电机可控制。通过坐标转换方式进行交直变换，将交流保持高效率，节能效果突出；对启动负载大、运量转化为直流量。通过三相交流abc坐标系、静止行负载小的工况，或启动负载大小经常变换的工两相ot一坐标系和旋转两相d—q坐标系进行互况，节能效果更好。相转化，得到不同的分量，从而对角度和模值

5、进行控制。1永磁同步电机控制及发展对永磁同步电机建立数学模型，先做以下随着电力电子器件的不断涌现和控制技术的假设：不断改善，永磁同步电机驱动(即变频器)拥有1)磁路是线性的，不存在饱和、磁滞及涡流了很高的驱动性能。在动态性能和稳态性能上都现象。有很大提升，降低了启动电流，电机脉动转矩减2)忽略高次谐波，励磁磁场和电枢反应磁场国家科技支撑项目：绿色制造关键技术与设备《通用型桥式起重机轻量化设计技术及应用》(2011BAF1117,02)一52一《起重运输机械》2014(4)按正弦分布。=3)定子三相绕组对称，各个绕组的轴线相q＼邰—．．．2．。．．，—．3．．．．L差120。。=l

6、l1O⋯一4)永磁材料电导率为0。／／、15)稳态时定子感应电动势为正弦波。图1为永磁同步电机在不同坐标系下的数学模型，按照两相静止坐标中轴与定子口相绕组的法线方向对齐；同步旋转坐标系中d轴与转子磁链，方图2永磁同步电机在d—g坐标系下的相量图向对齐的坐标定位规则，各坐标系的相对关系。．121IcosOcos丁_n(S咖(3)．[．．磁图1三坐标相对关系图1●●●●●●●●J链：r(4)电压：基于以上各坐标系的计算，得到三种坐标系之间的变换矩阵f]=口]=[。](5)“]=[B]=巧[d]转矩：(1)：C_(ip一B)在这里，矩阵。、、。～、_1为吣_一，【l1]一+．e=—(a

7、i一a)，)lr【c2。s0√3-sin2—=一[(di+f)一()d]，)J10=[fi+(￡d—Lq)idi](6)1√3T21cosOe一1222式(6)中：P为极对数，为电磁转矩。1了，。对于隐极同步电机，有L=L。，则式(6)可1√3简化为22(2)：[+(一Lq)]=—^(7)定义转子磁链同d轴方向，则空载电势s同对于凸极同步电机，L≠L。，则由式(6)可q轴方向。图2为永磁同步电机在和d—g坐标系以看出转矩分两部分：一部分是i与转子磁链下的相量图，0为转子位置角度。