社会应用中的永磁同步电机直接转矩控制建模与仿真研究发电机型号及参数全集
引言
随着电力电子技术、微型计算机技术、稀土永磁材料和控制理论的飞速发展,PMSM(permanent magnet synchronous motor)具有体积小、重量轻、效率高、转动惯量小、可靠性高等优点已获得越来越广泛的应用,将DTC(direct torque control)策略应用于PMSM控制中,以提高电机的快速转矩响应,成为研究者关注的课题。
永磁同步电机的直接转矩控制
1.1 永磁同步电机的数学模型
对PMSM做如下假设:
定子绕组三相对称,各相绕组轴线在空间上互差120度;
转子上没有阻尼绕组,永磁体没有阻尼作用;
忽略磁路饱和、磁滞和涡流影响,可用叠加原理进行分析;
反电势正弦,定子电流在气隙中只产生正弦分布磁势,忽略高次谐波。
得α-β坐标系下PMSM電壓方程分别为:
[\begin{aligned}
v_{qs} &= r_s i_{qs} + \frac{d\lambda_{qs}}{dt}, \
v_{ds} &= r_s i_{ds} + \frac{d\lambda_{ds}}{dt}.
\end{aligned}]
移向并积分得:
[ \lambda_{qs} = L_s i_{qs}, \ \lambda_{ds} = L_s i_ds, \ E_q = -p \omega_0 M_p m_e, \ T_e = 3/2 p M_p m_e (i_qs - E_q / (so_0)) \ J d(\omega_r)/dt + B (\omega_r - o_0) + T_e = T_l. ]
式中:λ_qs 和 λ_ds 为定子边侧和端侧线圈通场强度;i_qs 和 i_ds 为定子边侧和端侧线圈通道流密度;E_q 为转子的载波扰动励磁感应 electromotive force;T_e 为生成力的机械功率;J 是旋转惯量;B 是摩擦系数。ω_r 是旋转角速度。
1.2 直接转矩控制系统 DTC系统原理框图如图所示,它由電压源逆变器、高性能交流伺服驱动系统(PMSM)、電壓計算單元、三相定子電流采樣器、三相轉換器(3s/2s)、直流轉換器(DC/AC)逆變器、一組PI調節器、一個反馈比較環以及一個開關表等模块组成。
图1 直接轉矩控製系統框圖
2 系統Simulink仿真构建
本仿真系統主要包括速度环PI调节器、三相采样变换单元、二次坐标变换单元、二次坐标到三维空间矢量输出单元,以及开关选择逻辑等模块组成。