永磁同步電機控制器的研究熱點
發(fā)布時間：
2022-07-25
永磁同步電機控制器的研究熱點。電機可以通過減小磁場實現(xiàn)高速運轉(zhuǎn)（扭矩也降低）。因此，直流電機和感應(yīng)電機都主動進行弱磁控制，以擴大最高轉(zhuǎn)速。對于永磁同步電機控制器，
弱磁控制是目前永磁同步電機控制器的研究熱點。電機可以通過減小磁場實現(xiàn)高速運轉(zhuǎn)(扭矩也降低)。因此，直流電機和感應(yīng)電機都主動進行弱磁控制，以擴大高轉(zhuǎn)速。對于永磁同步電機控制器，由于轉(zhuǎn)子是永磁體，因此不能簡單地通過控制勵磁電流來實現(xiàn)弱磁控制。可以在抵消永磁體磁通量的方向上施加具有勵磁特性的電流，實現(xiàn)弱磁控制。但是，對于永磁體來說，如何避免不可逆退磁是一個問題。目前，高磁能積永磁材料的實際應(yīng)用使永磁同步電機控制器的弱磁控制得以實現(xiàn)。以下是現(xiàn)階段國內(nèi)弱磁控制的發(fā)展現(xiàn)狀。
恒壓頻比控制是一種開環(huán)控制，它利用空間矢量脈寬調(diào)制將所需的輸出轉(zhuǎn)換為根據(jù)給定系統(tǒng)進行控制，使電機以一定的速度運行。但是，它是基于電機的穩(wěn)態(tài)模型，因此無法獲得理想的動態(tài)控制性能。為了獲得較高的動態(tài)性能，必須基于電機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型。永磁同步電機控制器的動態(tài)數(shù)學(xué)模型是非線性多變量的。它包含角速度和電流或的乘積項。因此，為了獲得精確的控制性能，角速度和電流是解耦的。近年來，人們研究了各種非線性控制器來解決永磁同步電機控制器的非線性特性。
矢量控制方案是交流伺服電機非常有效的控制方案，但由于該方案需要進行矢量旋轉(zhuǎn)變換，坐標變換比較復(fù)雜。另外，由于電機的機械常數(shù)比電磁常數(shù)慢，所以矢量控制中的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度不夠快。針對矢量控制的上述缺點，德國學(xué)者德彭布洛克在 1980 年代提出了一種具有快速轉(zhuǎn)矩響應(yīng)特性的控制方案——直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)方案。直接轉(zhuǎn)矩摒棄了矢量控制中解耦和電流反饋環(huán)節(jié)的控制思想，采用定子磁鏈定向的方法，采用離散兩點控制直接調(diào)節(jié)電機的定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩，具有具有結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快等優(yōu)點。
傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的永磁同步電機控制器弱磁效果較差。從結(jié)構(gòu)上看，由于永磁體的磁阻比接近空氣，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的永磁同步電機控制器的永磁體總是串聯(lián)在電機的直軸磁路上。等。有效氣隙大，直軸電抗很小。在正常的電樞電壓下，不可能獲得大的直軸電流，因此無法獲得滿意的弱化效果。這就需要尋找一種具有特殊結(jié)構(gòu)的永磁同步電機控制器來滿足弱磁場運行的要求[8]。 Richard F. Schifcrl、易華杰等設(shè)計了一種復(fù)合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永磁同步電機控制器，從電機本體上解決了弱磁場擴展困難的問題。
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