永磁同步电机复矢量电流调节器解耦性能分析
发布时间：2021-12-31 03:17
针对内置式永磁同步电机（IPMSM）d,q轴电流存在动态耦合的问题,在此基于有效磁链概念得到了IPMSM的复矢量数学模型,设计了相应的复矢量电流调节器,实现了d,q轴电流的动态解耦。相比于状态反馈解耦控制,复矢量解耦控制具有更好的动态解耦效果,并且在一定程度上提高了电流环控制系统的参数鲁棒性。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性和可行性。
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(09)北大核心CSCD
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
图２传统ＰＩ电流调节器控制框图??Ｆｉｇ．?２?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ＰＩ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｒｅｇｕｌａｔｏｒ??
而且闭环主导极点逐渐向??虚轴靠近，动态耦合增加，整个系统阻尼下降，稳??定性降低。??２．３复矢量电流调节器??Ｇｉ＞（Ｓ＞ｔ＝－Ｒ＋－ｓ［：＋Ｊ＜ｏＪ；?（３）??由式（３）可知，ＩＰＭＳＭ的轴电压存在耦合??项，从而导致＜／，ｇ轴电流存在动态賴合，并??且耦合项与转速成正比。由于耦合项的存在，使??ＩＰＭＳＭ复矢量数学模型中包含一个随转速变化的??极点，当电机转速增加时，该极点将远??离实轴，系统阻尼降低。同时根据式（３）可得??坐标系下ＩＰＭＳＭ复矢量数学模型框图见图１。??结合式（３），?（４），根据零极点对消原理，设计??ＩＰＭＳＭ复矢量电流调节器。复矢量电流调节器控??制框图如图４所示。??图４复矢量电流调节器控制框图??Ｆｉｇ．?４?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｏｍｐｌｅｘ?ｖｅｃｔｏｒ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｒｅｇｕｌａｔｏｒ??Ｒ＋］〇Ｊｃ?Ｌｑ??１７??＾ｄｑ??图１?ＩＰＭＳＭ复矢量数学模型??Ｆｉｇ．?１?Ｃｏｍｐｌｅｘ?ｖｅｃｔｏｒ?ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ＩＰＭＳＭ??ＰＩ参数选取同上，由图４得系统闭环传递函数：??ｒ?ｆｃＷ?Ｋｊ＋Ｋｉ．－ｊｃｏＪ＾?－仞〇ｂ?（＜）??参数选取与实验参数一致，改变％，由式（６）??绘制系统闭环零极点分布，如图５所示。??２．２传统ＰＩ电流调节器??传统ＰＩ电流调节器控制框图如图２所示。??图２传统ＰＩ电流调节器控制框图??Ｆｉｇ．?２?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ＰＩ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｒｅｇｕｌａｔｏｒ??根据典型Ｉ型系统设计方法，ＰＩ参数选取为：??Ｋｐ＝Ｌ＾）Ａ
＞（Ｓ＞ｔ＝－Ｒ＋－ｓ［：＋Ｊ＜ｏＪ；?（３）??由式（３）可知，ＩＰＭＳＭ的轴电压存在耦合??项，从而导致＜／，ｇ轴电流存在动态賴合，并??且耦合项与转速成正比。由于耦合项的存在，使??ＩＰＭＳＭ复矢量数学模型中包含一个随转速变化的??极点，当电机转速增加时，该极点将远??离实轴，系统阻尼降低。同时根据式（３）可得??坐标系下ＩＰＭＳＭ复矢量数学模型框图见图１。??结合式（３），?（４），根据零极点对消原理，设计??ＩＰＭＳＭ复矢量电流调节器。复矢量电流调节器控??制框图如图４所示。??图４复矢量电流调节器控制框图??Ｆｉｇ．?４?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｏｍｐｌｅｘ?ｖｅｃｔｏｒ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｒｅｇｕｌａｔｏｒ??Ｒ＋］〇Ｊｃ?Ｌｑ??１７??＾ｄｑ??图１?ＩＰＭＳＭ复矢量数学模型??Ｆｉｇ．?１?Ｃｏｍｐｌｅｘ?ｖｅｃｔｏｒ?ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ＩＰＭＳＭ??ＰＩ参数选取同上，由图４得系统闭环传递函数：??ｒ?ｆｃＷ?Ｋｊ＋Ｋｉ．－ｊｃｏＪ＾?－仞〇ｂ?（＜）??参数选取与实验参数一致，改变％，由式（６）??绘制系统闭环零极点分布，如图５所示。??２．２传统ＰＩ电流调节器??传统ＰＩ电流调节器控制框图如图２所示。??图２传统ＰＩ电流调节器控制框图??Ｆｉｇ．?２?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ＰＩ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｒｅｇｕｌａｔｏｒ??根据典型Ｉ型系统设计方法，ＰＩ参数选取为：??Ｋｐ＝Ｌ＾）Ａ，?Ｋ＾Ｒｃａ＾?（４）??式中：为电流环期望带宽。??根据图２可得系统闭环传递函数为：??Ｇｃ（ｓ）：??Ｋ＾＋Ｋｔ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于复矢量的电流环解耦控制方法研究[J]. 吴为,丁信忠,严彩忠. 中国电机工程学报. 2017(14)
[2]机械轴系模型对直驱永磁同步风力发电机暂态分析的影响[J]. 刘忠义,刘崇茹,李庚银. 电工技术学报. 2016(02)
[3]电流环模型预测控制在PWM整流器中的应用[J]. 马宏伟,李永东,郑泽东,许烈,王奎. 电工技术学报. 2014(08)
[4]基于复矢量调节器的低开关频率同步电机控制[J]. 伍小杰,袁庆庆,符晓,戴鹏. 中国电机工程学报. 2012(03)
硕士论文
[1]永磁电机低载波比无传感器控制策略研究[D]. 付炎.哈尔滨工业大学 2017
本文编号：3559521
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(09)北大核心CSCD
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
图２传统ＰＩ电流调节器控制框图??Ｆｉｇ．?２?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ＰＩ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｒｅｇｕｌａｔｏｒ??
而且闭环主导极点逐渐向??虚轴靠近，动态耦合增加，整个系统阻尼下降，稳??定性降低。??２．３复矢量电流调节器??Ｇｉ＞（Ｓ＞ｔ＝－Ｒ＋－ｓ［：＋Ｊ＜ｏＪ；?（３）??由式（３）可知，ＩＰＭＳＭ的轴电压存在耦合??项，从而导致＜／，ｇ轴电流存在动态賴合，并??且耦合项与转速成正比。由于耦合项的存在，使??ＩＰＭＳＭ复矢量数学模型中包含一个随转速变化的??极点，当电机转速增加时，该极点将远??离实轴，系统阻尼降低。同时根据式（３）可得??坐标系下ＩＰＭＳＭ复矢量数学模型框图见图１。??结合式（３），?（４），根据零极点对消原理，设计??ＩＰＭＳＭ复矢量电流调节器。复矢量电流调节器控??制框图如图４所示。??图４复矢量电流调节器控制框图??Ｆｉｇ．?４?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｏｍｐｌｅｘ?ｖｅｃｔｏｒ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｒｅｇｕｌａｔｏｒ??Ｒ＋］〇Ｊｃ?Ｌｑ??１７??＾ｄｑ??图１?ＩＰＭＳＭ复矢量数学模型??Ｆｉｇ．?１?Ｃｏｍｐｌｅｘ?ｖｅｃｔｏｒ?ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ＩＰＭＳＭ??ＰＩ参数选取同上，由图４得系统闭环传递函数：??ｒ?ｆｃＷ?Ｋｊ＋Ｋｉ．－ｊｃｏＪ＾?－仞〇ｂ?（＜）??参数选取与实验参数一致，改变％，由式（６）??绘制系统闭环零极点分布，如图５所示。??２．２传统ＰＩ电流调节器??传统ＰＩ电流调节器控制框图如图２所示。??图２传统ＰＩ电流调节器控制框图??Ｆｉｇ．?２?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ＰＩ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｒｅｇｕｌａｔｏｒ??根据典型Ｉ型系统设计方法，ＰＩ参数选取为：??Ｋｐ＝Ｌ＾）Ａ
＞（Ｓ＞ｔ＝－Ｒ＋－ｓ［：＋Ｊ＜ｏＪ；?（３）??由式（３）可知，ＩＰＭＳＭ的轴电压存在耦合??项，从而导致＜／，ｇ轴电流存在动态賴合，并??且耦合项与转速成正比。由于耦合项的存在，使??ＩＰＭＳＭ复矢量数学模型中包含一个随转速变化的??极点，当电机转速增加时，该极点将远??离实轴，系统阻尼降低。同时根据式（３）可得??坐标系下ＩＰＭＳＭ复矢量数学模型框图见图１。??结合式（３），?（４），根据零极点对消原理，设计??ＩＰＭＳＭ复矢量电流调节器。复矢量电流调节器控??制框图如图４所示。??图４复矢量电流调节器控制框图??Ｆｉｇ．?４?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｏｍｐｌｅｘ?ｖｅｃｔｏｒ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｒｅｇｕｌａｔｏｒ??Ｒ＋］〇Ｊｃ?Ｌｑ??１７??＾ｄｑ??图１?ＩＰＭＳＭ复矢量数学模型??Ｆｉｇ．?１?Ｃｏｍｐｌｅｘ?ｖｅｃｔｏｒ?ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ＩＰＭＳＭ??ＰＩ参数选取同上，由图４得系统闭环传递函数：??ｒ?ｆｃＷ?Ｋｊ＋Ｋｉ．－ｊｃｏＪ＾?－仞〇ｂ?（＜）??参数选取与实验参数一致，改变％，由式（６）??绘制系统闭环零极点分布，如图５所示。??２．２传统ＰＩ电流调节器??传统ＰＩ电流调节器控制框图如图２所示。??图２传统ＰＩ电流调节器控制框图??Ｆｉｇ．?２?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ＰＩ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｒｅｇｕｌａｔｏｒ??根据典型Ｉ型系统设计方法，ＰＩ参数选取为：??Ｋｐ＝Ｌ＾）Ａ，?Ｋ＾Ｒｃａ＾?（４）??式中：为电流环期望带宽。??根据图２可得系统闭环传递函数为：??Ｇｃ（ｓ）：??Ｋ＾＋Ｋｔ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于复矢量的电流环解耦控制方法研究[J]. 吴为,丁信忠,严彩忠. 中国电机工程学报. 2017(14)
[2]机械轴系模型对直驱永磁同步风力发电机暂态分析的影响[J]. 刘忠义,刘崇茹,李庚银. 电工技术学报. 2016(02)
[3]电流环模型预测控制在PWM整流器中的应用[J]. 马宏伟,李永东,郑泽东,许烈,王奎. 电工技术学报. 2014(08)
[4]基于复矢量调节器的低开关频率同步电机控制[J]. 伍小杰,袁庆庆,符晓,戴鹏. 中国电机工程学报. 2012(03)
硕士论文
[1]永磁电机低载波比无传感器控制策略研究[D]. 付炎.哈尔滨工业大学 2017
本文编号：3559521
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