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IND4电子电器丨永磁同步电机力矩操控(二):FOC与DTC

[发布时间:2024-12-24 10:00:29] 来源:乐鱼网站 阅读:1 次

  电机的力矩操控当时存在的两个首要门户是磁场定向操控FOC和直接转矩操控DTC,当然这两种操控的算法从原理上说对一切的沟通电机都适用,本文仅仅讲讲他们用于永磁同步电机操控的异同。

  FOC操控理论开始于上世纪70年代由西门子的工程师提出。在上文中咱们提到过能够把定子所发生的磁场虚拟成一个绕转子十分快速地旋转磁铁。定子磁势可分解为d轴磁势和q轴磁势,d轴磁势与转子磁势同轴,不能发生切向的力矩,但会影响永磁同步电机转子永磁体所发生的磁场;q轴与转子磁势相差90度,因而发生切向的力矩(相似两根笔直的条形磁铁所发生的彼此作用力)。

  FOC的操控的基本思路便是将三相停止ABC坐标系下的相关变量转换到旋转坐标系下(d,q)进行数学运算,controller改动d轴和q轴的电压到达操控d轴和q轴电流的意图。可是终究给电机三相的只能是停止坐标系下的电压,因而在操控算法中需求再次把dq轴的电压转换成ABC三相电压给驱动桥。即存在一个从物理模型数学模型操控算法物理模型的进程。

  1.电机三相电流(可采用如上图所示的的两个电流传感器,也能够运用一个低边或高边的母线电流传感器,用分时采样电流重构的办法复原出三相电流)

  DTC的呈现比FOC晚了十多年,是上世纪80年代中期由德国学者Depenbrock教授提出。其基本思路是不再将定子侧的相关变量折算到转子的旋转坐标系下,抛弃了矢量操控中电流解耦的操控思维 ,去掉了PI调理模块、反Clark-Park改换和SVPWM模块 ,转而通过查验测验母线电压和定子电流 ,直接核算出电机的磁链和转矩 ,并使用两个滞环比较器直接完成对定子磁链和转矩的解耦操控。

  从上框图咱们可看到,操控算法首先是依据电机的线电流和相电压,得到在停止两相坐标轴下的电压和电流 Uα 、Uβ、 Iα、 Iβ。然后依据这四个量,对定子的磁通和力矩进行估量,怎样个估量法呢?能够用如下两个公式(不需求电机视点信号):

  当然假如忧虑软件中积分运算有累计差错导致不精确,或许转子磁通的值不精确,或许功率角的值不精确,也能够在体系中参加视点传感器,将相关参数都放到旋转坐标dq轴坐标系下后去核算。

  核算得到定子磁通和扭矩值今后,与其参考值做比较并通过滞缓比较器今后,得到两个非零即1的情况量,表征当时磁和力与参考值的联系其联系如下。

  1.针对当时的力矩和磁场,不考虑究竟磁场和力矩输出与参考值相差多少,只考虑他们是“欠”仍是“过”

  2.在操控战略中,不考虑每一次运转的时分都给一个精确的电压矢量,而是在每个运转周期内给出一个V1-V6其中之一(因而没有占空比这个概念存在了)

  接下来的问题是怎样挑选V1仍是V6呢?仍是先回到D-Q轴坐标系的这张图(虽然在操控中算法中不会用到),稍作考虑即可想理解假如施加的电压向量与d轴在正负90度之内就会导致磁通添加;施加的电压向量与q轴在正负90度之内就会导致扭矩添加。

  1.假如电机欠磁欠力(1 1),给定U2,则给定电压与电机当时方位的电压夹角介于[0 60]之间,完成增磁增力;

  2.假如电机欠磁过力(1 0),给定U6,则给定电压与电机当时方位的电压夹角介于[-60 0]之间,完成增磁增力

  3.假如电机过磁欠力(0 1),给定U3,则给定电压与电机当时方位夹角介于[60 120]之间,电时机增力,但磁的情况不单调,可是跟着多个循环的调整,磁终究也能与给定平衡(这个是没有很好的办法的工作,6个电压矢量把空间分成了6个区间;而增减联系是4个区间,必定有堆叠)

  4.假如电机过磁过力(0 0),给定U5,则给定电压与电机当时方位夹角介于[180 240]之间,电机减磁减力

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