基于混合控制式的永磁同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)
福州大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院的研究員肖慶浩和唐寧平在2019年的期《電氣技術(shù)》中寫道,提出了一種基于兩種不同的變頻調(diào)速方法的永磁同步電動(dòng)機(jī)的方法。 控制和自動(dòng)控制相結(jié)合的混合控制型變頻調(diào)速方法。
該方法結(jié)合了其他控制的變頻調(diào)速的高精度和變頻控制的自動(dòng)控制的特性,從而提高了控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。 通過在Matlab / Simulink平臺(tái)中建立兩者之間自動(dòng)切換的仿真模型。 仿真測試結(jié)果表明該方法是有效可行的。
永磁同步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單,運(yùn)行可靠,功率密度高,效率高等優(yōu)點(diǎn),易于形成高性能的調(diào)速系統(tǒng)。 另外,隨著電力電子技術(shù),電機(jī)控制技術(shù),計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及永磁材料價(jià)格的下降,它已廣泛應(yīng)用于家用電器,車輛,工業(yè)控制,航空航天等許多領(lǐng)域。 重要的應(yīng)用價(jià)值。
在變頻調(diào)速系統(tǒng)中,有兩種不同的控制方法,一種是另一種控制變頻調(diào)速,另一種是自動(dòng)控制變頻調(diào)速,這兩種控制方法各有優(yōu)點(diǎn)。
He控制變頻調(diào)速,也稱為恒壓頻率比控制方法,通過給定電動(dòng)機(jī)定子電流的頻率,產(chǎn)生一個(gè)與該頻率相對(duì)應(yīng)的氣隙旋轉(zhuǎn)磁場,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速嚴(yán)格 與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場同步,以確保變頻調(diào)速的高精度。 另外,其他控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)還具有控制電路結(jié)構(gòu)簡單,調(diào)整方便的優(yōu)點(diǎn)。
但是,此控制模式存在固有的缺陷,即失步問題。 自控變頻調(diào)速,輸出頻率由電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)子位置檢測器控制,形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng),定子電流頻率自動(dòng)跟蹤轉(zhuǎn)子位置。 這種方法可以從根本上消除轉(zhuǎn)子振蕩和失步的隱患。 這是因?yàn)闉殡妱?dòng)機(jī)的定子繞組供電的變頻器的輸出頻率由轉(zhuǎn)子位置檢測器控制并且始終保持同步,因此可以避免突然的負(fù)載變化和其他原因。 失步現(xiàn)象,但是控制系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜。 另外,由于諸如位置檢測器精度和調(diào)節(jié)器控制參數(shù)之類的因素,將存在一定的靜態(tài)誤差。
結(jié)合上述兩種控制方法的優(yōu)點(diǎn),提出了一種將其他控制和自動(dòng)控制相結(jié)合的混合控制型永磁同步電動(dòng)機(jī)速度控制方法[9-11],以便更好地發(fā)揮兩種控制方法的作用。 變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)。 通過在Matlab / Simulink仿真平臺(tái)上建立相應(yīng)的系統(tǒng)模型并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),仿真結(jié)果表明該方法是有效可行的。
本文通過分析其他控制和自動(dòng)控制兩種控制模式的特點(diǎn),提出了一種將其他控制和自動(dòng)控制相結(jié)合的自動(dòng)切換混合速度控制方法。 調(diào)速控制方法在啟動(dòng)時(shí)采用速度和電流雙閉環(huán)控制方法,以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的快速啟動(dòng),具有很強(qiáng)的負(fù)載能力,避免了步進(jìn)損失的危險(xiǎn),并具有良好的動(dòng)態(tài)性能。
當(dāng)滿足切換條件時(shí),切換到另一種控制模式,切換過程平穩(wěn)快速,并且沒有瞬態(tài)浪涌電流。 在其他控制下運(yùn)行,系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)態(tài)精度和一定的承載能力。 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩在其他控制的穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)變化時(shí),利用電動(dòng)機(jī)的“轉(zhuǎn)矩-功率角自平衡”特性,系統(tǒng)可以在短暫的自我調(diào)整后返回穩(wěn)定狀態(tài); 當(dāng)給定速度變化時(shí),迅速切換至自動(dòng)控制模式,避免出現(xiàn)失步現(xiàn)象,在滿足切換條件后再切換至另一個(gè)控制,從而實(shí)現(xiàn)另一個(gè)控制與自動(dòng)控制之間的自動(dòng)切換 。
在這種方法下,可以平滑平滑地切換這兩種控制方法,充分發(fā)揮了另一種控制的穩(wěn)態(tài)精度高,自控制動(dòng)態(tài)牢度好,無失步的特點(diǎn),從而提高了 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。 這種方法也有一定的缺陷。 在自動(dòng)控制模式下,需要一個(gè)位置傳感器來增加速度信號(hào),并且不能完全實(shí)現(xiàn)無傳感器控制。 該方法在諸如紡織,化纖,玻璃工業(yè)等穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中需要快速調(diào)節(jié)速度,要求速度精度較高的場合具有一定的應(yīng)用價(jià)值。