永磁同步電機伺服系統(tǒng)控制策略綜述

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1、《電氣自動化)2o13年第35卷第1期綜述Survey永磁同步電機伺服系統(tǒng)控制策略綜述邵偉，李曉寧，董明(1．中國工程物理研究院化工材料研究所，四川綿陽621900；2．電子科技大學(xué)機械電子工程學(xué)院，四川成都611731)摘要：介紹了永磁同步電機運行的兩種基本模式，即開環(huán)模式與閉環(huán)模式；從整體上將目前永磁同步電機的各種控制策略研究方向總結(jié)成三個方面，即針對閉環(huán)調(diào)節(jié)器的控制，針對電機自身的控制和針對位置、速度等反饋技術(shù)的控制，給出了幾種主要控制策略的原理與結(jié)構(gòu)框圖，展望了進(jìn)一步研究的方向。關(guān)鍵詞：PMSM運行模式；控制策略；解耦控制；矢量控制；直接轉(zhuǎn)矩控制D

2、OI：10．3969／j·issn．1000-3886．2013．01．001[中圖分類號]TM351[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A[文章編號]1000—3886(2013)01—000l一03ControlStrategyReview0fPermanentMagnetSynchronousMotorServoSystemSHA0Wei．LIXiao．ning．DONGMing(1．InstituteofChemicalMaterials，CAEP，MianyangSichuan621900，China；2．SchoolofMechatronicsEngineering

3、，UESTC，ChengduSichuan611731，China)Abstract：Twobasicoperationwaysofpermanentmagnetsynchronousmotors(PMSM)aredescribedinthispaper，andprinciplesandstructurediagramofsomemajorcontrolstrategiesarealsogiven．ForthecurrentcontrolstrategyofPMSM，threeaspectsweresummarizedasawhole，thatistosa

4、y，thecontrolstrategiesformotoritself，theclosed—loopcontrollerofservosystemandpositionandspeed~edbacktechnology．Finally，thefurtherresearchfieldsofPMSMservocontrolsystemareputforwarded．Keywords：operationwaysofPMSM；controlstrategy；decouplingcontrol；vectorcontrol；DTC0引言以下條件成立：①轉(zhuǎn)子上只有永磁

5、體，無阻尼繞組；②定子繞組是三相對稱的；③不計鐵心和磁滯損耗，磁路線性且不飽和；④作為一種同步電機，和傳統(tǒng)的繞線式感應(yīng)電機相比較，永磁反電動勢是比較標(biāo)準(zhǔn)的正弦波；⑤忽略磁場高次諧波。同步電機(PMSM)具有顯著的優(yōu)點，它無轉(zhuǎn)子繞組，機械結(jié)構(gòu)簡2．1永磁同步電機狀態(tài)方程單，功率損耗低，動態(tài)響應(yīng)迅速，轉(zhuǎn)矩波動系數(shù)小，整體性能可靠。永磁同步電機根據(jù)其轉(zhuǎn)子的磁因此，永磁同步電動機應(yīng)用十分廣泛，在國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用，如在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航天航空與國防領(lǐng)域等。目前路結(jié)構(gòu)常分為面裝式、嵌入式和內(nèi)較為廣泛的應(yīng)用是高精度數(shù)控機床，工業(yè)機器人等，這些場合對埋式三種

6、。由于面裝式結(jié)構(gòu)的凸極電機的控制性能、控制精度、可靠性都有較高要求。效應(yīng)弱，氣隙磁場大而均勻‘，所以常作為伺服系統(tǒng)的首選。1伺服系統(tǒng)構(gòu)成永磁同步電機在由坐標(biāo)系下一個典型的伺服控制系統(tǒng)，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。它包的數(shù)學(xué)模型如圖2所示。圖2永磁同步括：伺服電機，機械傳動機構(gòu)，整流與逆變器，位置／速度檢測機磁鏈方程為：電機dq坐標(biāo)模型構(gòu)，數(shù)字控制器，電源，接口與保護(hù)部件等。j．dLf1)【：Lqi。其中，L、L為d、q軸同步電感；i、i為定子電流矢量d、q軸分量；、為定子磁鏈的d,q軸分量；為轉(zhuǎn)子磁鏈。電壓方程為：(2)圖1典型全數(shù)字伺服系統(tǒng)框圖2永磁同步電機的

7、數(shù)學(xué)模型其中，R為定子繞組電阻，、為定子電壓矢量d,q軸分量；在分析永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型時，為了簡化起見，常假設(shè)轉(zhuǎn)矩方程為：T=p收稿日期：2012—05—06~O×i=p(did一i)(3)基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目(60971037)；電子科技大學(xué)校青運動方程為：=+Bo3M+．，do9M(4)年基金重點項目(JX0792)ElectricalAutomation1《電氣自動化)2013年第35卷第1期綜述Survey(EJ，=PM(5)仍具有非線性，強耦合，多變量等特點，尋求比普通PID調(diào)節(jié)器更其中，．，為轉(zhuǎn)動慣量；為負(fù)載轉(zhuǎn)矩；B為黏滯摩擦

8、系數(shù)；∞優(yōu)良的控制策略是提高交流伺服系統(tǒng)性能的有效途徑之一。為機械