关键字 |
| 无刷直流电机;比例积分控制器;滑模控制器。 |
介绍 |
| PMBLDC本质上是配置为永久磁铁旋转部分,载流导体。在这方面,它相当于一个反向直流换向器电动机,在导体的磁铁旋转时保持静止。在这两种情况下,当前必须反极性每次磁极经过时,扭矩是单向的。直流换向器电动机的换向器和刷子执行极性倒转。在无刷直流电机,极性倒转是由功率场效应管,必须切换在同步转子位置。定子通常三相星形连接。每个换向序列的电流进入线圈绕组通电的积极力量,第二绕组激励-电力电流绕组和第三绕组non-energized退出。交互产生的扭矩是永久磁铁产生的磁场和定子绕组。[1] |
命名法 |
| va、vb, vc电压阶段的A, B, C (V)分别 |
| ea, eb, ec动势阶段的A, B, C (V)分别 |
| ia、ib、集成电路阶段电流(A) |
| 每相绕组的电阻R(Ω) |
| Laa激光弯曲,Lcc, Ls自我电感(H) |
| Lca, Lba Lbc, M相互电感(H) |
| Te、TL、不洁净的电磁、负载和refernce扭矩(n - m) |
| 转子的转动惯量(Kg-m2) |
| B粘滞摩擦系数(Nm-sec / rad) |
| θ角位置的转子(rad) |
| ωrωref ref实际转子速度、参考速度(rad / s) |
| ψar对转子磁链 |
| λa磁链的阶段 |
| Kp, Ki PI控制器的比例和积分收益 |
| Kt转矩常数 |
| δ总扰动 |
PMBLDC汽车造型 |
| PMBLDC电动机给定的电压方程的一个阶段 |
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| 在平衡三相PMBLDC马达 |
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| 结合方程(1)和(2) |
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| 在哪里(L = Ls - M) |
| 方程(3)的上学期EMF ea,术语定义和每相电压表示为 |
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| 看到ψar(θ)方程(3)表示为一个常数值乘以一个磁链函数,只有通过改变转子位置,如公式(4)所示。远(θ)是一种磁链函数是一个函数的转子位置。(2、3)流经每个绕组相电流可以从方程(3)中获得。 |
| 每个绕组相电流流经可以表示如下 |
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| 使用两线间电压方程如下: |
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| ω代表的瞬时速度。fabr(θ)是一种线磁链函数是一个函数的转子位置。现在我们定义一个新的函数,H(θ)ab |
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| 然后,H(θ)ab可以派生 |
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| 由于H(θ)ab函数本身与转子位置有一个一对一的关系,可以使用这个函数的位置估计。但情商所示。(4.14),了解H(θ)ab函数,瞬时速度,这对动态操作是未知的,需要计算函数。 |
| 来消除瞬时速度,导致问题的ω在使用位置的H(θ)ab函数估计,一行——最好H(θ)函数除以另一个线-线H(θ)功能,独立和分裂的新速度函数G(θ)命名。 |
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| 开发的电磁转矩 |
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| 转矩平衡方程表示为 |
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| 转子速度ωr表示为 |
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| 转子位置估计在每一个模式都可以用表1。 |
比例积分控制器 |
| PI控制器操作PMBLDC电动机速度设置点对应于一个参考。将控制器的反馈是很重要的路径。外速度控制器和PI控制器包含一个内部电流控制器。因此选择PI速度控制器增益参数Kp和吻。PMBLDC电动机的速度与参考价值和速度误差处理的速度控制器。[4] |
| 比例积分控制器的输出在任何即时给出了参考转矩 |
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滑模控制器 |
| 滑模控制器建模的方法是两个截然不同的阶段。第一阶段考虑开关函数的建模提供了理想的滑模系统性能。第二阶段由造型一个将确保滑模控制律,因此所需的性能,是实现和维护。控制与滑模控制器,系统的方式PMBLDC电动机的速度误差总是走向滑动面。(5、6)定义了滑动面与电动机的跟踪速度误差及其变化率的变量。的距离误差轨迹的滑动面及其收敛速度来决定控制电动机的输入。控制输入的符号必须改变的路口跟踪误差与滑动面轨迹。这样错误的轨迹总是被迫走向滑动面。(7、8) |
| 方程(17)写成 |
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在哪里 |
| Δa、ΔbΔc代表机器的瞬态或扰动值参数J, B和Kt分别定义为状态变量 |
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| 步速度参考值的变化,用方程(12)方程(10) |
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| 在总扰动¯¤的定义是 |
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| 滑模控制器的设计包括滑动面和控制律的选择。一旦进入滑模系统状态,系统动力学是由所选的滑动面,健壮的干扰和参数变化。控制律必须满足到达滑模存在条件和保证。[9]因为SMC是适用于一阶系统,SMC采用加速度信号,这是敏感的噪音。 |
与SM PMBLDC马达驱动控制器 |
| 的一般框图SM控制驱动的永磁无刷直流电机是图1所示。完整的PMBLDC电动机驱动系统由美联储的永磁电机的三相PWM逆变器,转子位置估计和SM控制器。连接到直流供电源的逆变器控制电机。逆变器输出电压的大小和频率取决于开关信号生成的回程控制器。[10]。这些在任何即时切换信号的状态是由转子位置,速度误差和绕组电流。控制器同步转子的绕组电流的位置。它还促进了变速运行和维护电机速度的参考价值即使在负载变化和供应的波动。[11]。PI控制器和SM控制器的模型图是图2所示 |
仿真和分析结果 |
| 启动电动机在空载和参考速度设置为在无载150 rad /秒。负载转矩1纳米应用后1秒。电动机额定在100 V, 136 Nm和rad /秒。结果PMBLDC电动机与π和SM控制器进行了比较。变化的电流、速度和扭矩图3和图4所示。 |
| 当前波形所示图3图3 (a)和(b)。最初的峰值电流是20的控制器。在PI控制器,初始电流振荡平息后0.9秒。但在SM控制器振荡越来越消退后0.45秒。后应用负载电流的均方根值与PI控制器是3.8和3.5 SM控制器。期间也有低频振荡电流从SM控制器。 |
| 的速度和转矩波形图4所示图4 (a)和(b)。PI控制器和SM控制器的初始加速度是500年开始rad / sec2和1500 rad / sec2分别和最终速度加载前156 rad /秒和152分别rad /秒。发现初始加速度在SM控制器PI控制器的3倍。因此,速度误差4%,比例积分控制器为1.3%,SM控制器。在开始为7.5 Nm扭矩与PI控制器和6.5 Nm SM控制器。的转矩响应快在后一种情况下。1纳米是达到稳态转矩的0.6秒与PI控制器和SM控制器是0.4秒。 |
结论 |
| 摘要滑模控制器模型,PMBLDC运动组织应用SM控制技术。考虑起始时间等情况下,在应用程序的负载。它也给良好的轨迹跟踪性能。的反应电流、速度和转矩与SM控制器优越比PI控制器. .SM控制器模拟瞬态条件下的比较研究结果与PI控制器已经提出和证明了SM控制器有更好的性能在所有方面。 |
表乍一看 |
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| 表1 |
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数据乍一看 |
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引用 |
- 米勒T.J.E和Hendershot Jr。J。R (1994),无刷永磁电机的设计麦格纳物理出版和克拉伦登出版社,牛津。
- PragasenPillay和r·克里希南建模、模拟和分析永磁电机驱动器,第二部分:直流无刷MotorDrive,IEEE反式。工业应用,陈俊玮第二,pp.274 - 279年3月/ April1989。
- Kim和MehrdadEhsani Tae-Hyung刷电机的无传感器控制高速接近于零,IEEE反式。6号PowerElectronics卷。19日,2004年11月。
- 瓦迪姆Utkin,“滑模控制设计原理及应用电动驱动器,“IEEE工业电子产品,vol.40,不。1,pp23-36, February 1993.
- 海龙的歌,年轻于明代,DianguoXu,小说SMC-Fuzzy为永磁无刷直流电机速度控制器,IEEE, pp.281 - 285, 2003。
- 安杰森陈和Pei-Chong唐、滑模电流PWM直流无刷电机驱动控制方案,IEE Proc.-Electr。PowerAppll。,问题没有。3,pp.541-551, May, 1999.
- xiachangliang”,无刷直流电机控制系统,“m .科学出版社。Feb.2009。pp.80 - 82。
- 林weizhong元朝晖,“基于遗传算法的模糊滑模控制的无刷直流电机,“小&SpecialElectrical脊柱,Feb.2009, 43-46页。
- j·陈和P.-C。唐”,滑模电流控制PWM方案无刷直流电机驱动器,”IEEE反式。电力电子,卷。14,no.3, pp. 541–551, May, 1999.
- Chee-MunOng,使用MATLAB / Simulink动态仿真的电机,1998年。
- http://www.mathworks.com。
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