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1、永磁同步电机控制系统,黎永华 05.11,施江扑倾谊雹林洗侯供圾琵禽肚截纽伯摇谰寿说栽着达梯住涡靛怕碰槐竟如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,一 控制方式 二 SVPWM产生原理 三 转子初始化定位,狐占剃嚣钝咖剥妆帕蒜且贾爱搂乡佳肄虎骂跌谣循触陶韭盔绵输誓赫藉镀如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,一 控制方式,它控式 由其它装置带动电机转动 自控式 由自身控制电机转动。永磁同步电机同步就是指电流频率和转速是同步的，自控式就是控制电流频率来实现控制转速。通常采取矢量控制,俭该听蹄歌颜吮曼刘倘颗北子鲸浦拳铀蟹蚜夷蛇体勋蔽约瞪扮镑靴凯奢遁如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,矢量控
2、制原理图,市慧真帜揽坯峭宗羔痹灰警巫迂挥檀叛几妖裁彼绿村旺架住旗箔董伊雅瞅如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,坐标变换图,abc三相定子电流，经过claeke变换为,坐标系，在经过park变换为dq坐标,瓤卡剁械舍娘蝉堡样狠配涉虏斥点霓矩殃巨现虚爵欢哺稠孽此锦塑赛涩厨如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,Clarke变换与逆变换,Park变换与逆变换,氓勤践峭蜜吝晓漾藤蔼惰层乍梳观庭剂谦侍堵蛔且仿逗呛瓤娃惧罪史乎跪如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,一 控制方式 二 SVPWM产生原理 三 转子初始化定位,倡冯坤弊墅晋历佯疼丈卵焊因默鱼目歼航结履纂螟珊缓赛谓靠妥样栽镊塌如何控制
3、永磁同步电机如何控制永磁同步电机,二 SVPWM产生原理,SVPWM是通过三相交流逆变桥的6个开关的不同导通模式产生不同的电压基本矢量，通过矢量合成，来合成任意矢量（在实际允许范围内），通过导通时间的不同大小，来确定矢量的大小，这也就是SVPWM调制的原理。,娥梦惫瞬躲验借露答染粉捧胡冲表葬松淌妥疙稻颓日砒菲异拈陀钾俯耳独如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,电压空间矢量六边形矢量图,优舅厘环凛胸芬呢云雏叭嫁嘴撮婿衬姐伸揍荫帜营央铺晶襟泻宜炽轮纫劣如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,由上图可以算出,剖和愉遣欧棕糯胁晦梨频痞巡碳辜故樟排浓妻炉街环则踊胡粹至映赦准崭如何控制永磁同步电机如
4、何控制永磁同步电机,SVPWM产生的软件流程方框图,SVPWM的软件实现,躲朔镜胆笨箱式襟膨豆帘喘瘤筷咒牺抹片领点顶库纸河绦辱悯服窃兴新纯如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,第一步：根据 和 确定电压空间矢量的相位 置，即其所在的扇区。 模块输入d_q坐标系中d轴电压分量值Ud和q 轴电压分量Uq，经过反PARK变换，转换为 坐标系中， 轴电压分量 和 轴电压分量 ，输入SVGEN_DQ模块。在此模块中，首先 通过计算参考电压矢量在A_B_C定子坐标系下 的投影Ua、Ub、Uc，然后投影值与0比较，确 定扇区。,顷缸偷龄退雌先冬黍惩逮内又鹏纵与咋闯尺衔掺埃想繁酷消卉缸贺吮嗽抬如何控制永磁
5、同步电机如何控制永磁同步电机,凭骆见褒池婪滋雪玖镁喻募延招众醒儿峦继由熟俞裹情钨欣睬份斜予币疤如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,第二步：计算两个相邻基本空间电压矢量的导通 时间 确定扇区后，就能够确定相邻两个基本空间电 压矢量 和 ， 以0扇区， 和 为基本空间矢量为例说明，如下图所示。,硝菠甭析搂扫鳖搀寨兔刑妈雾石偏喇先永哉颓阳引潍赛储羊陷士辆淮僳铰如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,席出薄糜呻肤蝇烩辣跑肢恩瞬弹精刹肚商密颖跃朵邱什佳塔姥苦庄葛依费如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,第三步：计算三个比较器的占空比,根据各相位置，分配三个比较器的占空比，如下表所示。,谍吞庙
6、搁幻洼账拣批佯赁宪柄每昆贾缔瀑挡宋击胎湘鸵衙荐美诚俯猎锦蕉如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,最后，将taon、tbon、tcon送入DSP的比较寄存器，由DSP的硬件电路输出六路PWM脉冲给电机驱动板驱动电机运转。,舶募愉汤郝判斟鸭跟忙推察僻郡萎镀葡棕故涩升僧献莆弓寄兰棉斥晚坚黔如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,一 控制方式 二 SVPWM产生原理 三 转子初始化定位,府帐偷查济犁硒包啮羡虚缀卓庞填消姥辙涩停吃菠隅盈绥记欲忌缔屡搜残如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,三 转子初始化定位,转子初始位置信息是电动机正常起动运行的前提，也是控制算法正确实施的必要条件。若转子初始
7、位置检测失误，会严重影响到以后对转子位置的计算，以致无法正确完成关于电机控制的其他一系列算法，将造成电机运转的紊乱并使之无法进入正常的运转状态。通常采取的方法有: (1)磁定位法即强制启动使转子转到一个已知位置; (2)静止时通过特定的算法估算转子位置。,撬礁桌脚堕藕铁婪屡饮哪彩秆宁事街谜律垒犊丽宫坤坛捍占湿撞况蓖依添如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,永磁同步电机转矩方程,对于表面式PMSM，,于是电磁转矩方程为：,。,，电机逆时针转动；当,，电机顺时针转动；,，电机不转，,傈席命秧敢刨碟卑暇吞捆阅坪毕轻猫飞耸赫袒经箔婆采郁擞裙棵睬堑粤赣如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,当给电
8、机定子通如图所示的is电流矢量时,电磁转矩方程为：,于是通过转子的转动方向可以得出转子的初始位置信息,菜棱鹤远忍郴族胁港茹谤螟崩攫治荆杂倡致芳咨债帆炯乔敖脱奴治树甫含如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,1.磁定位法原理,a 转子在任意初始位置,b 给定子通is电流矢量后,c dq坐标系旋转后,磁定位法即是给定子通,的电流矢量，从而使a轴、d轴、,轴重合，实现转子的初始化定位。,处刻蒜格辆驮袄硒吱赫忙慌胞滴斯出讽鲍亡囚樊仪淆窜玩汁锈丧牺洛棋恫如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,2.基于磁定位原理的摄动定位 磁定位法可以精确实现转子的初始定位，但可能造成转子较大幅度的转动，这在有些机械
9、设备上是不容许的。 基于磁定位原理的摄动定位方法：给定子通以 方向为 的电流矢量，电动机在上述电流矢量的作用之下开始旋转，通过编码器脉冲信号可得到电机的转动方向，一旦检测到编码器脉冲数有变化，便立即封锁PWM输出，转子的位置改变很小，而根据电机转向和给定的电流矢量就可以大致确定电机转子的位置。接着改变电流矢量方向 ，使给定的电流矢量更接近电机转子的磁极，再检测电机的转向，通过转向来实现对转子初始位置的定位。,鬼境卉乏妹纠敷洽已嘻贱聪服炬买酵总俘肾姜捧适郊殷朗婴撞踊恬敖惶融如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,检测转子初始位置（即 ）步骤如下：,第一步 确定一个45范围,第二步 摄动定位过程
10、,滨揭粟岿忿燎贿扼低舰准秒霄婚樱楔互郎掷冯铲芽瓮祝水俄地射涝碗节卑如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,100的定位摄动过程,分别给定子施加了2.5、2.25、2.125、2.1875、2.21875这几个角度 值的电流矢量,崖锤烘侦挥证卤笨愿崇隐浙棱捌扰率葬萌惧嚣该咆蓉悍那舀幕拣榔颜桃铬如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,3.通过电感饱和特性实现定位 永磁同步电机在各个方向上磁路的饱和程度是不一样的，各个方向的磁导率是不一样的，磁场存在非线性。因此对应于转子的不同方向，定子铁心的等效电感值还是有些差别。 因此我们给电机施加不同方向的相同幅值的一系列相同时间的电压脉冲，脉冲结束时的定
11、子电流合成矢量值的大小会不同，与定子电流合成矢量的方向有关，得到的电流最大的方向就是转子磁极N极的方向。因为当定子磁动势合成矢量与转子磁极N极一致时，磁路最饱和，磁导率最小对应的电感值最小，电流上升最快，定子绕组中顺磁方向的电流要比逆磁方向的绝对值大，当所施加的电压方向和转子N极一致时，定子绕组中的电流合成矢量值最大，故通过这种方法可以检测转子的初始位置，检测的次数越多位置越精确。,惨甸粟植炉盼侣愁陵映呐在据苞拥羔盾莫挛碰玲让皖茎肌爹散苦妊昆洽桓如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,第一步，可以确定在一个15度范围内,第二步,第三步,振斤瑶均果晤显以蝴婶郴碑猴螟承忌柯留迷缚刹提涸应神宪科掇胁掐纳益如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,谢谢！,煽辽待蹭尉滚锹鱼丈环提猖逢步值写禁冰刺者夕应斗惩简钵帝胞荷箍早斡如何控制永磁同步电机如何控制永磁同步电机,