当给定量的值改变时,随动控制系统能够快速且精确地改变其输出值,以适应变化,该系统也是自动控制系统中的一类。当伺服系统工作时,该系统从上位机接收传送来的控制信号,通过驱动装置使所需的输出值按照给定的命令信号变化。为了保证动作的快速性和精确性,这就需要速度和位置监测系统具有较高的性能[5]。

永磁同步电动机控制系统主要是由:主控制机构、被控永磁同步电机和测试反馈等部分,结构较为简单且采用闭环结构组成的。

控制器能够控制电动机使得电动机的转速与给定值相同。将设定的转速信号与电机的转速反馈信号相比较,得到转速差,该转速差产生对电动机的控制信号来达到电动机转速跟踪效果。

伺服电动机是组成控制系统的最基本部分,在受到驱动信号的作用后,电机会带动被控对象达到设定状态,因此伺服电动机一定要有定位准确、响应速度快等特点。

测量反馈结构在控制系统中具有十分重要的作用,在转子位置检测与反馈、转速检测与反馈和定子电流检测与反馈中使用。位置检测装置使用光电编码器,而电流检测结构一般选择霍尔电流传感器。

永磁同步电机的控制策略主要有:矢量控制、变压变频控制(VVVF)和直接转矩控制三种[6]。变压变频控制主要控制电机定子电压幅值和频率,为了使定子磁通保持恒值,当电机转速变化时,需要改变电压幅值,再通过调制算法计算出功率开关器件的通断时间,通过逆变器产生同样的电压施加到电机定子上,从而实现变压变频控制。VVVF控制属于开环控制,结构比较简单,但是无法消除干扰所带来的偏差,使得在速度较高或重载时,可能会造成电机失步的问题。文献综述

与变压变频控制相比,矢量控制不仅能够控制交流电机的定子电压幅值和频率,还可以控制定子电压的相位,使得矢量控制系统具有良好的转矩效应。

直接转矩控制是直接把转矩作为被控量,运用空间矢量的原理,直接控制电磁转矩和定子磁链。与矢量控制采用坐标变换相比,此控制方式直接计算磁链和转矩的大小,简化计算。

1。3 永磁同步电机发展历史

1。4 永磁同步电机发展趋势

2 永磁同步电机数学模型和矢量控制原理

2。1永磁同步电机的分类与结构

PMSM的定子结构为:做支撑的铁芯、abc三相绕组。定子的三相绕组有形(三角形)与Y形(星形)连接(Y形更常用)。与传统电动机相比,PMSM并没有使用励磁绕组来进行励磁而是采用了永磁体结构,简化结构,不需要励磁线圈、机械换向器和电刷。另外,永磁同步电机还装有位置检测装置,通过此装置产生的基础观测量来获得控制信号,从而来控制电动机。由于铁磁材料和永磁材料磁阻不同,所以气隙磁阻在电动机内的分布不均匀。一般来说,永磁同步电动机d轴磁阻大于q轴磁阻[10]。来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766-

永磁同步电机的转子结构多种多样,根据转子上的永磁体的安装位置可以分为表贴式永磁同步电机(SPMSM)、内置式永磁同步电机(IPMSM)两种形式[11]。具体转子模型如图2。1所示。SPMSM是在转子铁芯表面上安装永磁体,其交直轴电感相同,即,表现出隐极性质,所以其磁阻转矩较小。但是这种电机里的气隙范围较大,且存在涡流损耗,会大大降低电机的效率。IPMSM永磁体位于转子内部,此类电机转子磁路不对称,因此,所以相对于SPMSM要多出部分磁阻转矩,对其进行弱磁控制也更为容易。另外,因为IPMSM的永磁体在铁芯内侧,所以这类永磁同步电机的转子结构更为坚固,且更适用于需要高速运行的场合。

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