国际先进研究期刊》的研究在电子、电子、仪表工程
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P.Ramana1B。Santhosh库马尔2,Dr.K。爱丽丝玛丽3,Dr.M。叙利娅Kalavathi4
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永磁同步电动机永磁同步电动机驱动器已被越来越多地应用于各种工业应用的要求快速动态响应,准确控制宽速度范围。然而,仍然存在挑战设计位置传感器矢量控制的永磁同步电动机操作在宽速度范围内,涵盖恒转矩和恒功率区。磁场定向控制(FOC)的永磁同步电动机永磁同步电动机是一种广泛使用的电动机的速度控制的方法。各种脉冲宽度调制技术的可行性和有效性实现永磁同步电动机解决本文并通过计算机仿真验证。整个驱动系统是模拟在MATLAB / SIMULINK仿真数学模型的基础上,系统设备包括永磁同步电动机和变频器。驱动系统的目的是速度控制宽速度范围。仿真结果表明,该控制器具有良好的动态响应速度。
关键字 |
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| 永磁同步电动机磁场定向控制、正弦脉冲宽度调制,空间矢量脉冲宽度调制,第三次谐波注入脉冲宽度调制 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
介绍 |
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| 永磁同步电动机驱动永磁同步电动机在感应电动机提供了许多优点,如整体效率,有效利用磁阻转矩,较小的损失和紧凑型汽车大小。近年来许多研究已经找出不同的解决方案开发的永磁同步电动机驱动控制快速和精确的转矩响应的特点,和面向领域的控制被认为是可行的和健壮的解决方案来实现这些需求。[2] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 系统的实际应用,采用直接转矩控制,由开始的困难残疾人在满载下由于未知的初始转子位置。很多一直在努力发现初始转子位置。其中,最通用的方法是利用结构和磁饱和的特点,存在于永磁同步电动机。的结构特点可以用来获得转子轴的位置,而饱和凸起,转子永磁体产生的,可以用来检测磁极性[1]。矢量控制的主要目标是通过使用一个dq同步旋转参考坐标系与转子磁通空间矢量。在理想情况下,定向控制,转子磁链轴被迫与d-axes一致。在fieldoriented控制,直流电机的转矩方程变成了类似于[3]。逆变器中扮演一个重要的角色以提供更好的正弦电压或电流、速度控制的机器变得更好。可能只有在逆变器得到更好的门脉冲。[4] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 介绍了永磁同步电动机的非线性模型,它包含了结构和饱和凸起,使新的转子位置检测的数值模拟。在这个模型中,自我和相互微分相绕组的电感是表示为转子位置和定子电流的函数。基于模型,磁场定向控制(FOC)方案模拟在MATLAB / SIMULINK环境中。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
永磁同步电动机的数学模型 |
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| 永磁电机的转子电压方程参考系 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 所有电压(v)和电流(i)指的是转子参考系。下标qs、ds、qr和对应于q博士和d轴定子和转子的数量(r)在所有组合,电枢电阻ra表示,lq表示交轴电感,摩门教的表示直轴电感等和Te发达扭矩。转子速度是由ωr和负载转矩的Tl。J惯性矩,P是波兰人和β的数量是粘滞摩擦系数。导数算子是由符号p表示。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 代表电压方程式。(1)-(5)成状态空间表示为下面: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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永磁同步电动机的磁场定向控制(FOC) |
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| 磁场定向控制表明,感应电动机、同步电动机控制像他励直流电机定子磁动机取向的力量。或当前转子磁链矢量与实现预期的目标。它通常指控制器保持900电角转子和定子之间的字段组件。在直流电机磁通和转矩产生电流是正交的,可以单独控制。磁的动机力量,由这些电流也举行了正交的。开发的转矩是由方程给出 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 因此,通量只是依赖于磁场绕组电流。如果流量保持不变,那么可以由电枢电流控制转矩。因此直流机器据说分离或独立控制转矩和磁通。在交流机、定子和转子字段并不互相正交。目前唯一可以控制定子电流。磁场定向控制技术用于实现解耦控制转矩和磁通的数量改变定子电流(电流)阶段从静止的参考系到转矩和旋转参考系中的组件通量产生电流。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
船的优点: |
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| 一个¯·复杂和耦合的交流模型转换为一个简单的线性系统 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 一个¯·独立控制转矩和磁通,类似于直流电机 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 一个¯·快速的动态响应和良好的瞬态和稳态性能 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 一个¯·高扭矩、低电流启动 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 一个¯·效率高 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 一个¯·通过磁场减弱速度范围宽 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
脉冲宽度调制 |
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答:脉冲宽度调制(PWM)的原理 |
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| 图1显示了单相逆变器的电路模型与centre-taped接地直流总线,和图2说明了脉冲宽度调制原理。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 如图2中所示,逆变器输出电压在接下来的决定 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 此外,逆变器输出电压具有以下特点: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 一个¯·PWM频率Vtri的频率是一样的 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 一个¯·振幅控制Vcontrol的峰值 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 一个¯·基频由Vcontrol的频率控制 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
正弦脉宽调制原理 |
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| 无花果。3显示了三相PWM逆变器的电路模型和图4显示了载波信号的波形(Vtri)和控制信号(Vcontrol),中性逆变器输出线电压VA0, VB0, VC0,逆变器输出线与线电压,还有VAB VBC VCA分别。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 如图4中所述,Vtri和Vcontrol的频率 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 一个¯·Vtri = fs的频率 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 一个¯·Vcontrol = f1的频率 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ,fs = PWM频率和f1 =基本频率逆变器输出电压决定如下: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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C空间矢量脉宽调制原理 |
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| 的电路模型典型的三相电压源PWM逆变器是图5所示。S1 S6的六个功率开关形状输出,这是由开关控制变量,′,b, b′和c, c′。当一个上层晶体管开启。,when a, b or c is 1, the corresponding lower transistor is switched off, i.e., the corresponding a′, b′ or c′ is 0. Therefore, the on and off states of the upper transistors S1, S3 and S5 can be used to determine the output voltage. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 交换变量向量之间的关系(a, b, c) T和相间电压向量[还有Vab Vbc Vca] T给出如下 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 同时,开关变量向量之间的关系(a, b, c) T和相电压向量[Va Vb Vc] T可以表示如下。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 如图6中所示,有八个可能的组合开关模式的三个上电源开关。低功率设备的开关状态是相反的上,所以很容易确定一旦确定上功率晶体管的状态。根据方程上述八个开关向量,输出线中性电压(相电压)和输出相间电压的直流环节Vdc,给出在怎么和Fig.8显示了八个逆变器电压矢量(V0 V7)。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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c . Third-Harmonic-Injection PWM原理 |
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| 正弦脉宽调制是最简单的调制方案理解但无法充分利用可用的直流总线电源电压。由于这个问题,三次谐波注入脉冲宽度调制(THIPWM)技术是提高逆变器的性能。实现THIPWM以同样的方式为变频调速,即参考三角波形的波形进行比较。因此,参考波形的振幅不超过直流电源电压Vdc / 2,但基本组件是高于电源电压直流。正如上面提到的,这是approximately15%振幅的5%高于正常的正弦脉宽调制。因此,它提供了一个更好的利用直流电源电压。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
比较基于SVPWM和变频调速的永磁同步电动机的磁场定向控制 |
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结论 |
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| 本文提出了一种永磁同步电动机驱动的方法基于船使用SVPWM,变频调速和三次谐波注入PWM。该预测方法估计下一个示例使用电动机的定子电流方程。间接磁场定向矢量控制的基础上,参考电流计算永磁同步电动机的最小转矩波动和固定操作速度。于是,估计和计算参考电流的区别应用选择适当的切换基于SVPWM矢量,所以与变频调速。但同时考虑三次谐波注入PWM高度非线性,这增加了系统的非线性,因此它不能用于控制永磁同步电动机。几个数值模拟使用MATLAB-Simulink进行了稳态和瞬态。根据结果,该技术能够减少转矩脉动,速度误差和时间达到瞬态机械负载突然变化。此外,我们可能有一些其他的优势,恒定开关频率、快速瞬态响应和可调的输出转矩和速度较低的错误。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
表乍一看 |
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数据乍一看 |
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引用 |
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