關於PMSM的弱磁與MTPA結合控制超詳細分析

首先給出控制框圖:
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原理分析:
首先在恆轉矩區間也就是此時的電壓極限值滿足轉速給定,不需要弱磁,此時電機以MTPA控制方式運行。
加速過程中會提供一個大的電磁轉矩Id 和 iq保持不變,速度穩定後(0.5S),軌跡沿着MTPA軌跡下降(平衡負載轉矩)。
注意:轉折速度以下加速,恆壓頻比,電壓橢圓無限大。所以沿着MTPA軌跡回去。
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此時若增大轉矩則沿着MTPA軌跡向上移動,由MTPA軌跡可知Id減小,Iq增加。同時爲了維持轉速不變,得增大電壓。
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若在某個時刻,突然以更大的加速度運行,則沿着MTPA軌跡向上運行,id減小,iq增大:
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弱磁過程:
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若此時繼續加速(或者增大負載轉矩總之只要讓工作點沿着MTPA上升到交點),加速過程中或者增大負載轉矩(恆壓頻比)電壓電流也會增加,當電壓加到電壓極限值時,此時轉速對應轉折速度,繼續加速則電機處於弱磁控制(恆功率)。電流矢量沿着電流極限圓運行。(不能沿着MTPA回去了!,因爲這時候加速,電壓極限橢圓會收縮,所以MTPA軌跡處於電壓極限橢圓之外!)

此時Id繼續減小同時Iq也會減小但電流電壓矢量幅值保持極限值,最終穩定。如上圖紅線區間所示。(第一個紅線區間,是MTPA,可以看到電流矢量逐漸增大到電流極限值)

若此時還要繼續增大轉速,沿着電流源滑動已經無法滿足電壓要求了,(原因有兩點:1.此時電壓極限橢圓非常小,沿着電流極限圓軌跡會落在電壓極限橢圓之外。2.id減小到最大去磁電流時,此時id不變,爲進一步提高速度,iq繼續減小。)於是犧牲電流幅值。只能降低Iq,最終穩定。

控制分析:

首先計算用ud與uq計算電壓值與電壓極限值比較。輸出進行限幅(0,-pi/2)然後判斷這個值是否大於0,若大於0則說明電壓沒有到極限,不需要弱磁,則以MTPA輸出作爲給定值。若小於0,則用MTPA輸出的idiq合成is乘以角度的正弦值作爲id電流修正值加上之前的id,iq則用is乘角度的餘弦做給定。
注意id修正值要限制在最大去磁電流之內。iq則根據限制電流極限值限制。
轉速給定時最好是斜坡給定。

另外一種不使用超前角控制的策略:
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Iq需要通過修正後的id與is計算。維持電流幅值不變。
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