关键字 |
| 无刷直流电机,四个象限,再生制动。 |
介绍 |
| (刷)无刷直流电机的优点是体积小,功率密度高,容易控制操作,已广泛应用于航空、汽车电子和家用电器[1]。电动机的转子永磁体和定子绕组。它本质上是一个直流电机翻了个底朝天。取消了画笔和换向器在无刷直流电机绕组连接到控制电路。换向器的作用是控制电路所取代,激发适当的绕组。运动惯性小,因此更容易启动和停止。刷电机可能更快,高效、无噪声、可靠。无刷直流电机是由矩形或梯形中风加上电压给定的转子位置。之间的电压中风必须合理对齐的阶段,所以夹角定子磁通和转子磁通保持接近90¡AµA开发的最大转矩。刷电机使用内部或外部位置传感器感知的实际转子位置或其位置没有传感器也可以检测到。 |
四象限运行 |
| 有四种可能的模式或操作使用一个无刷直流电机的象限如图1所示。无刷直流电机运行在第一和第三象限,提供的电压大于back emf汽车和反向分别驾驶模式,但是电流的方向不同。当电机运行在第二和第四象限的价值生成的emf电动机应大于提供的电压是制动和反转制动的操作模式,分别在这里电流的方向是相反的。无刷直流电机是最初在顺时针方向旋转,但当速度逆转命令,控制进入顺时针再生模式,将转子静止位置。而不是等待绝对静止位置,连续通电的主要阶段。这个快速降低转子位置停滞。因此,有必要确定机器的转子时即时理想情况下逆转。 |
提出了方案 |
| 图2描述了PMBLDCM驱动器的基本构建块。驱动由速度控制器,参考电流发生器、PWM电流控制器、位置传感器、电机和基于IGBT的电流控制电压源逆变器(CC-VSI)。 |
| 答:无刷直流电机模型 |
| 星形连接的等效电路无刷直流电机[3],[5] |
| 无刷直流电机有三个定子绕组和转子上的永久磁铁。三绕组的电压方程阶段变量: |
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| Va、Vb, Vc是相电压,ia, ib,集成电路阶段电流,Ea, Eb, Ec阶段——EMF, R是相抵抗,L是每个阶段的自我电感。 |
| 和电磁转矩方程 |
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| ωm转子的速度和Te是电磁转矩。运动方程是: |
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| 其中λm是磁链,θr弧度的转子位置和fa功能(θr), facebook(θr), fc(θr)有相同的形状作为Ea, Eb, Ec最大±1级。诱导动势没有尖角,因为这些都是梯形的本性。 |
b . PI控制器 |
| 比例integral-derivative是控制回路反馈机制使用。PI控制器试图纠正这个错误测量的过程变量和想要的设置点之间通过计算,然后输出相应的纠正措施,可以调整过程。比例积分控制器的计算包括两个独立的模式比例模式,积分模式。比例模式确定反应电流误差,积分模式决定了反应基于最近的错误。两种模式输出的加权和作为纠正措施控制元件。电机的速度相比,其参考价值和速度误差处理比例-积分(PI)控制器。该控制器的输出是参考扭矩。限制放在根据允许的最大速度控制器的输出绕组电流。 |
参考电流发生器 |
| 三相电流的大小我* T *使用参考转矩是由参考 |
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| 在KT转矩常数。根据转子位置,参考电流发生器块生成基于三相参考电流Ia *, Ib *、Ic *通过PI速度控制器和限幅器的价值。参考电流的PWM电流控制器。每个阶段的参考电流是转子位置的函数。 |
| 表1和表2列出的关系角θ和三相绕组的电流。 |
| d .滞环电流控制器 |
| 滞后电流控制器对逆变器的开关信号的生成。Hysteresis-band PWM电流控制PWM方法基本上是一个即时的反馈,不断的实际电流跟踪指令电流Hysteresis-band之内。作为电流超过带上限上开关是关闭的和较低的开关。与当前超过区间下限开关在上部和较低的开关是这样控制的其他阶段。根据上面的开关条件给出了逆变器输出电压 |
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e .电压源逆变器 |
| 供应逆变器的输入电压无刷直流电机的三个阶段。实现逆变器使用方程(7) |
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| 范,Vbn和Vcn line-neutral电压 |
| Vd的直流母线电压。 |
| VF是二极管压降。 |
仿真结果 |
| 模拟的模型,在MATLAB / SIMULINK中完成。龙格-库塔数值积分方法得到方程的解。一个三阶段的反应,4极,2000 rpm, 2.0 h。p PMBLDC电动机数据所示。PMBLDC电动机的规格表3中给出。 |
| 电机运行在四个稳态操作模式的高频矩平面。起初,电动机运行在向前驾驶模式下,当速度逆转命令,在正向运动进行制动操作,速度趋于零,开始反方向旋转。速度的变化,阶段电流,三相电动势和转矩如图11所示。转子位置的变化,当电机正在从向前制动模式扭转汽车模式如图12所示。速度再次逆转命令发出时,电动机进行反向制动和远期汽车运营模式。换句话说,电动机旋转前进方向。转子位置变化如图13所示。 |
| 驾驶模式,反电动势大小增加,直到达到稳定状态,在制动模式下backemf开始减少为零。反电动势的图14显示了转换从制动模式驾驶模式。在驾驶模式,相应的反电势和相电流的阶段。在制动模式- EMF和相电流的阶段如图14所示。 |
| back EMF的无刷直流电机(刷)成正比的速度转子和电机的磁场强度,这意味着如果电动机的速度或磁场强度增加,back EMF将增加,如果电动机的速度或磁场强度下降,EMF却降低了。back EMF创建作为一个电阻,电阻在一条线减少了电流,反对如果电动机的速度或磁场强度增加,EMF背面增加反过来增加了抵抗绕组的电流,因此只交付给电动机的电流小。如果电动机的速度和磁场强度减少,EMF减少,进而减少了阻力,因此更多的电流电动机 |
结论 |
| 造型过程提出了有助于模拟四象限运行的直流无刷驱动系统。绩效评价结果表明,这种模型是非常有用的在研究驱动系统专用的控制器设计,会计相关的电动机的动态参数。 |
表乍一看 |
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数据乍一看 |
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引用 |
- t·j·E·米勒,无刷永磁磁阻电动机驱动,克拉伦登出版社,牛津,1989年。
- r·c·贝塞拉,t·m·扬和m . Ehsani“四象限无传感器无刷ECM开车,”在Proc, IEEE达成。权力。电子。相依,亚太经合组织91年,页202 - 209,1991。
- P。皮莱和R。克里希,“永磁电动机驱动器的建模、仿真和分析,第二部分:直流无刷电机驱动器,“IEEE反式。在工业应用中,25卷,3月/ April1989 pp.274 - 279。
- p . Yedamale微芯科技公司,“直流无刷电动机基本面(刷),”2003年,AN885。
- b·辛格和s·辛格的永磁无刷直流电机驱动器,”j .电力电子。,9卷,不。1 - 17页。Jan.2009。
- c·s·乔伊斯和s . r . Paranjothi博士”模拟闭环控制三相无刷直流电机的四象限运行usingMATLAB /仿真软件,“在Proc。icpc, 2010年,页259 - 263。
- “四象限模拟操作和无刷直流电机速度控制在MATLAB / SIMULINK,“在Proc。IEEE地区10会议,2008年,页1 - 6。
- c·S·乔伊斯和S R Paranojothi博士”,数字控制策略,三相无刷直流电机的四象限运行负荷变化;“IEEE反式。工业信息,9卷,n0。2、2013年5月。
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