经过二十多年的实践考验,目前永磁同步电机矢量控制在理论上已达到成熟阶段。但它存在的问题,尤其是矢量控制方法对电机参数存在严重的依赖,需要继续开发新型的控制器来提高控制系统的鲁棒性。随着智能控制理论的发展,作为智能控制中较为成熟的模糊控制已成为学者们的主要研究对象由于模糊控制无需对象的精确数学模型,能够克服非线性因数的影响,并且可以在处理具有不精确性和不确定性的问题中获得较好的鲁棒性,所以很多学者都致力于把模糊控制引入到电机矢量控制系统中,它已能够完成交流调速系统复杂的控制任务。美国公司成功推出数字信号处理器系列产品后,为永磁同步电机调速系统采用先进的控制理论以及复杂的控制算法提供了有力的支持,同时也使得模糊控制,神经网络控制等智能控制理论在交流伺服系统中在线实时的应用成为可能。
在该系统中,为了满足高性能控制的要求,为了满足永磁同步电机全数字实时控制的性能要求,会采用模糊控制作为高质量控制策略。在一些不确定的,不准确的和嘈杂的环境中提高系统性能。目前,电机伺服系统中的有关于模糊控制成功的例子有很多。因为模糊控制系统的设计不需要准确的数学模型和强鲁棒性,结合其他智能控制方法的一些优点,这使得伺服系统的高精度性能以及高品质控制策略的设计成为了可能。然而我们就有理由去相信,工业过程控制和电气控制应用领域的模糊控制将会更广泛。
2。永磁同步电机简介
2。1永磁同步电机的结构和类型
永磁同步电机分正弦波驱动电流的永磁同步电机和方波驱动电流的永磁同步电机两类。在本文主要以三相正弦波驱动永磁同步电机作为研究对象。永磁同步电动机和普通的同步电机一样,也是由定子,转子和端盖等三个部件组成。
永磁同步电机转子是电机在运行状态下可以自由旋转的一部分使用永磁材料,如Chin铁硼。这种永磁稀土材料有着很大的剩磁和矫顽力,再加上其渗透性和透气性与电机轴的径向结构很相似,直轴磁阻大的话,就可以大大的减少电枢反应。
永磁同步电机从转子结构其形状可以分为两类表面永磁同步电机,可分为凸极式和隐极式,如图2-1所示。它们与转子极的位置基本不一样,突极是安装在转子轴表面的永磁体,因为永磁材料的磁导率非常接近透气性,所以横轴(q轴)和直轴(D轴)相同的电感。永磁转子埋在转子轴上,所以交轴的电感一般都大于直轴的电感,磁阻与转矩之间还存在磁阻转矩。
(a)凸极式 (b) 隐极式
图2-1 永磁同步电机的分类
2。2永磁同步电机特点及应用
(1)电机转矩波动小,速度平稳,动态对应快速,过载能力大,当永磁同步电机负载转矩变化时,只有电机功率角度变化,并保持原来速度同步转速转速 旋转部分并不影响电机转矩的快速响应。永磁同步电机瞬时最大转矩还可以达到额定转矩的三倍以上,这会使永磁同步电机非常适合负载转矩工作条件的大幅度变化;
(2)功率因数很高,效率高。异步永磁同步电动机和电动机相比较,没有无功励磁电流,因此就可以得到,比异步电动机功率因数还要大得多的定子电流和定子铜耗也会大大降低。
(3)体积小,重量轻。近几年来,随着高性能永磁材料的不断发展和应用,永磁同步电动机的功率密度有了很大的提高,同步感应电动机的体积和重量也大大降低。
(4)可靠性高。与直流电机和电励磁同步电机相比,无刷,结构简单,系统可靠性得到了提高。