永磁同步电机控制系统42316精选课件.ppt

1、永磁同步电机控制系统l一 控制方式l二 SVPWM产生原理l三 转子初始化定位一 控制方式l它控式由其它装置带动电机转动l自控式由自身控制电机转动。永磁同步电机同步就是指电流频率和转速是同步的，自控式就是控制电流频率来实现控制转速。通常采取矢量控制矢量控制原理图坐标变换图abc三相定子电流，经过claeke变换为坐标系，在经过park变换为dq坐标Clarke变换与逆变换Park变换与逆变换l一 控制方式l二 SVPWM产生原理l三 转子初始化定位二 SVPWM产生原理lSVPWM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

2、），通过导通时间的不同大小，来确定矢量的大小，这也就是SVPWM调制的原理。电压空间矢量六边形矢量图l由上图可以算出SVPWM产生的软件流程方框图SVPWM的软件实现第一步：根据第一步：根据 和和 确定电压空间矢量的相位确定电压空间矢量的相位 置，即其所在的扇区。置，即其所在的扇区。模块输入模块输入d_q坐标系中坐标系中d轴电压分量值轴电压分量值Ud和和q轴电压分量轴电压分量Uq，经过反，经过反PARK变换，转换为变换，转换为 坐标系中，坐标系中，轴电压分量轴电压分量 和和 轴电压分量轴电压分量 ，输入，输入SVGEN_DQ模块。在此模块中，首先模块。在此模块中，首先通过计算参考电压矢量在通过

3、计算参考电压矢量在A_B_C定子坐标系下定子坐标系下的投影的投影Ua、Ub、Uc，然后投影值与，然后投影值与0比较，确比较，确定扇区。定扇区。UUUU第二步：计算两个相邻基本空间电压矢量的导通第二步：计算两个相邻基本空间电压矢量的导通 时间时间 确定扇区后，就能够确定相邻两个基本空间电确定扇区后，就能够确定相邻两个基本空间电压矢量压矢量 和和 ，以以0 0扇区，扇区，和和 为基本空间矢量为例说明，如下图所示。为基本空间矢量为例说明，如下图所示。XU60XU0U60U 第三步：计算三个比较器的占空比第三步：计算三个比较器的占空比 根据各相位置，分配三个比较器的占空比，如下表所根据各相位置，分配三

4、个比较器的占空比，如下表所示示。最后，将taon、tbon、tcon送入DSP的比较寄存器，由DSP的硬件电路输出六路PWM脉冲给电机驱动板驱动电机运转。l一 控制方式l二 SVPWM产生原理l三 转子初始化定位三 转子初始化定位l转子初始位置信息是电动机正常起动运行的前提，也是控制算法正确实施的必要条件。若转子初始位置检测失误，会严重影响到以后对转子位置的计算，以致无法正确完成关于电机控制的其他一系列算法，将造成电机运转的紊乱并使之无法进入正常的运转状态。通常采取的方法有:(1)磁定位法即强制启动使转子转到一个已知位置;(2)静止时通过特定的算法估算转子位置。l永磁同步电机转矩方程1.5()

5、eqdqd qTpiLL i idqLL1.5eqTp i对于表面式PMSM，于是电磁转矩方程为：。0eT 0eT 0eT，电机逆时针转动；当，电机顺时针转动；，电机不转，当给电机定子通如图所示的is电流矢量时cos()sin()dseqseiiii电磁转矩方程为：1.5sin()eseTpi于是通过转子的转动方向可以得出转子的初始位置信息 l1.磁定位法原理a 转子在任意初始位置b 给定子通is电流矢量后c dq坐标系旋转后磁定位法即是给定子通90 e的电流矢量，从而使a轴、d轴、轴重合，实现转子的初始化定位。l2.基于磁定位原理的摄动定位 磁定位法可以精确实现转子的初始定位，但可能造成转子

6、较大幅度的转动，这在有些机械设备上是不容许的。基于磁定位原理的摄动定位方法：给定子通以 方向为 的电流矢量，电动机在上述电流矢量的作用之下开始旋转，通过编码器脉冲信号可得到电机的转动方向，一旦检测到编码器脉冲数有变化，便立即封锁PWM输出，转子的位置改变很小，而根据电机转向和给定的电流矢量就可以大致确定电机转子的位置。接着改变电流矢量方向 ，使给定的电流矢量更接近电机转子的磁极，再检测电机的转向，通过转向来实现对转子初始位置的定位。0diqsiieel检测转子初始位置（即 ）步骤如下：第一步 确定一个45范围第二步 摄动定位过程100的定位摄动过程分别给定子施加了2.5、2.25、2.125、

7、2.1875、2.21875这几个角度值的电流矢量l3.通过电感饱和特性实现定位l永磁同步电机在各个方向上磁路的饱和程度是不一样的，各个方向的磁导率是不一样的，磁场存在非线性。因此对应于转子的不同方向，定子铁心的等效电感值还是有些差别。l因此我们给电机施加不同方向的相同幅值的一系列相同时间的电压脉冲，脉冲结束时的定子电流合成矢量值的大小会不同，与定子电流合成矢量的方向有关，得到的电流最大的方向就是转子磁极N极的方向。因为当定子磁动势合成矢量与转子磁极N极一致时，磁路最饱和，磁导率最小对应的电感值最小，电流上升最快，定子绕组中顺磁方向的电流要比逆磁方向的绝对值大，当所施加的电压方向和转子N极一致时，定子绕组中的电流合成矢量值最大，故通过这种方法可以检测转子的初始位置，检测的次数越多位置越精确。第一步，可以确定在一个15度范围内第二步第三步