永磁同步电机的控制技术 (1)课件讲解

学习情境九永磁同步电机及其控制技术北汽新能源纯电动汽车使用的是一款永磁同步电机，最近该电机出现了故障，需要你去对电机进行检查。请你总结一下永磁同步电机的结构及其控制技术。学习情景描述学习目标1.了解永磁同步电机的基本结构；2.掌握永磁同步电机的工作原理；3.了解永磁同步电机的控制技术；4.掌握永磁同步电机的特点与应用。工作任务1.在教师的指导下，制订永磁同步电机的检查计划；2.根据检查计划对纯电动汽车的永磁同步电机进行检查。目标和任务资讯三永磁同步电机的控制技术为了提高永磁同步电机控制系统性能，使其具有更快的响应速度、更高的转速精度、更宽的调速范围，使其动、静响应能够与直流电机系统相媲美，人们提出了各种新型控制策略用于永磁同步电机的控制。1.恒压频比开环控制恒压频比开环控制的控制变量为电机的外部变量即电压和频率，控制系统将参考电压和频率输入实现控制策略的调制器中，最后由逆变器产生一个交变的正弦电压，施加在电机的定子绕组上，使之运行在指定的电压和参考频率下。按照这种控制策略进行控制，使供电电压的基波幅值随着速度指令成比例地线性增长，从而保持定子磁通的近似恒定。知识拓展2恒压频比开环控制的控制策略简单、易于实现，转速通过电源频率进行控制，不存在异步电机的转差和转差补偿问题。但同时，由于系统中不引入速度、位置等反馈信号，因而无法实时捕捉电机状态，致使无法精确控制电磁转矩；在突加负载或者速度指令时，容易发生失步现象；也没有快速的动态响应特性。因此，恒压频比开环控制是控制电机磁通而没有控制电机的转矩，控制性能差，通常只用于对调速性能要求一般的通用变频器上。资讯三永磁同步电机的控制技术2.矢量控制矢量控制理论的基本思想，是以转子磁链旋转空间矢量为参考坐标，将定子电流分解为正交的两个分量：一个与磁链同方向，代表定子电流励磁分量；另一个与磁链方向正交，代表定子电流转矩分量。分别对其进行控制，能获得与直流电机一样良好的动态特性。矢量控制因其控制结构简单、控制软件实现较容易，已被广泛应用到调速系统中。永磁同步电机矢量控制策略与异步电机矢量控制策略有些不同。由于永磁同步电机转速和电源频率严格同步，其转子转速等于旋转磁场转速，转差恒等于零，没转差功率，控制效果受转子参数影响小，因此，在永磁同步电机上更容易实现矢量控制。资讯三永磁同步电机的控制技术01矢量控制本身也存在如下缺陷02（2）由于需要进行解耦运算，采用了矢量旋转变换，系统计算比较复杂。（1）转子磁链的准确观测存在一定的难度，转子磁链的计算对电机的参数有较强的依靠性，因此对参数变化较为敏感。为了克服这一问题，出现了多种参数辨识方法，但这些方法进一步增加了系统的复杂性。资讯三永磁同步电机的控制技术3.直接转矩控制永磁同步电机直接转矩控制系统原理图如图9-8所示，它由永磁同步电机、PWM逆变器、磁链和转矩计算及扇区判断模块、速度传感器、开关表及调节器模块等组成。图9-8永磁同步电机直接转矩控制系统原理图4.智能控制为了提高永磁同步电机的控制性能和控制精度，模糊控制、神经网络控制等开始应用于同步电机的控制。采用智能控制方法的永磁同步电机控制系统，在多环控制结构中，智能控制器处于最外环，充当速度控制器，而内环电流控制、转矩控制仍采用PI控制（比例积分控制）、直接转矩控制这些方法，这主要是因为外环是决定系统的根本因素，而