永磁同步电机矢量控制和最大转矩控制

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1、维普资讯http://www.cqvip.com南理工大学学报(自然科学版)第24卷第1期JournalofSouthChinaUniversityofTechnologyVo!．24No1塾堕丁fto／2-佯栅学蚴鞴f．0，．，摘要本文论述丁隶磁同步电动机的矢量控制方式；明确丁其最大转矩控制的概念；研究了不同情况下永磁同步电动机矢量控制和最大转矩控制的相互关系并得出最大转矩控制的运行和实现条件关键词永磁同步电动视矢量控制最大转矩控制中图资料分类号：TM219TMl7就目前来看水磁同步电动机较常采用矢量控制l】但也采用最大转

2、矩控制及其他特殊控制方式永磁同步电动机矢量控制按无补偿绕组直流电动机的控制方式，以转子磁极为定向磁场．控制定子电流实现恒转矩、恒功率运行。而最大转矩控制作为永磁同步电动机的～类控制方式，与矢量控制一样都是以提高电机动态响应为目的，那么应当与矢量控制存在某种关系，即两者是否是截然不同的控制方式?最大转矩控制是否优于矢量控制?这些概念并不明确此外，什么是永磁同步电动机最大转矩控制?在异步机矢量控制中，曾提出动态强磁场定向控制方式I51实际上就是最大转矩控制，即认为在_二定定子限幅电流下，通过最优控制等效励磁电流和转矩电流分量的比

3、例，能够比保持定向磁场为额定值的矢量控制有更大的电磁转矩，加速动态响应过程．显然这对异步机而言基本是正确的。但对于永磁同步电动机，供电方式不同．转子结构不同，情况是否一样?这都有待于进一步研究和探讨。1矢量控制和最大转矩控制永磁同步电动机每相电磁转矩可写成l6：(参见图1)，c1／m·。‘』q+(Ld—L)·Jd·Jq(】)式中：．L。一电机的d、日轴电感；∞一同步角频率；、J口——电机定子d、q轴电流；E——电机空载电势以下将分两种情况讨论：(1)=L。由式(1)得：圉I永磁同步电动机矢量关系(图中置、为电机d、q轴电抗)

4、=l·E·Jo(2)Fig．1Vectorrelationshipforpermanentsynchronousmotor‘、representthcand日axisreacnccsofthemo[orin埏1)来稿日期：1994-12-l0张波，男，1962年生，讲师，博士；主要研究方向：电力电子技术、现代交流调速华南理工大学电力学院邮编：510641维普资讯http://www.cqvip.com华南理工大学学报竺三兰兰l从上式看出．按等效无补偿绕组直流电动机观点，Ld=Lq时自然就实现永磁同步电动机矢量控制，关键或不同

5、在于如何实现对厶的控制，为此文献[7]分析了三种L的控制方式，即厶：o方式；功率因数为l方式；气隙台成磁链与转子磁链保持相等的方式显然由式(2)可知，只有采用』d=0的控制方式时，电磁转矩最大，说明此时即为最大转矩控制，从而进一步得出Ld=L。时永磁同步电动机矢量控制与最大转矩控制是同一个概念，最大转矩控制是其一种矢量控制方式(2)≠L0从式(1)整理得：·=【l／∞·E。+(Ld—Lq)·jd】·Jq(3)这时可采用的矢量控制方式是保持』d为一定值不变，改变』0控制转距。井可利用电流米削弱转子磁极磁场实现弱磁控制．对进行最

6、大转矩推导·‘假设fa)不考患变换器约束；fbJ不考虑转子磁路的退磁与饱和。则在一定同步速度下、空载电势E。不变。并由定子电流J=、厂研．对进行‘求导可得：d"F~／dlq=1／∞·E。+(Ld—Lq)·L—fLd—Lq)·风(4)d2To~d1；=一(Ld—La)·【3+(Jq／1d)]·lq／'ld(5)当满足dTe,dlq：0和d2m<0条件时，存在极大值，并有两种情况,【a)>L。。这时要求厶>0，存在最大值，极值条件为1Jla={一l／∞’E。／(Ld—Lq)+√【1／∞·E。／(Ld—Lq)]+8·J)／4，、面

7、蔫菰若把磁阻电机也作为永磁同步电动机的一个特例的话，那么由极值条件有』Jdlq』l／√2，．I=r／2·(Ld—L)这即为近年来出现的磁阻电机最大转矩控制策略和转矩【。图2是在一定定子电流下，矗=0矢量控制方式与L>时最大转矩控制的电磁转矩比较。从图中可见，在额定定子电流以下两者电磁转矩差别不大，而高于额定电流时，最大转矩控制电磁转矩明显大于矢量控制而』保持其它恒值的矢量控制方式的电磁转矩虽未在图中示出，但经分析也都小于最大转距控制t(pu)(b)LdL口时矢量控制和最大转矩控制电磁转矩齄存在最

8、大值，极值条件为Fig2ComparisonbetweenelectromagnetictorqueovectorcontrolandmaximumtorquecontrolwhenL．『>Lq维普资讯http://www.cqvip.com第1潮张被：永磁同步电动机矢量控制和最大转矩控制