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同步磁阻逆变电机的转矩控制原理

阅读:123          发布时间:2023-12-29

同步磁阻逆变电机的转矩控制原理

同步磁阻逆变电机(Synchronous Reluctance Inverter,简称SRI)是一种新型的电机,其控制策略是实现电机高效、稳定运行的关键。以下是对同步磁阻逆变电机控制策略的详细分析:

一、控制策略概述

同步磁阻逆变电机的控制策略主要基于电压矢量控制,通过调节电压幅值、频率和相位,实现对电机转矩和速度的精确控制。其主要思想是将同步磁阻逆变电机视为一种特殊的电压源型逆变器,通过控制其输出电压,实现电机的动态调节。

二、电压矢量控制

电压矢量控制是一种基于矢量控制的电机控制方法,它将三相电压分解为幅值相等、相位互差120°的三个分量,形成三个相互正交的电压矢量。通过分别控制这三个电压矢量,实现对电机转矩和磁通量的解耦控制。

在同步磁阻逆变电机的电压矢量控制中,通常采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术来生成电压矢量。SVPWM通过计算电机的期望电压矢量,生成相应的PWM脉冲信号,驱动逆变器开关器件动作,从而产生所需的电压矢量。

三、转矩控制

同步磁阻逆变电机的转矩控制主要通过调节电压矢量的幅值和相位来实现。在转矩控制中,通常采用基于转矩观测器的转矩反馈控制方法,通过实时监测电机的转矩和转速,计算出期望的电压矢量,并利用电压矢量控制算法生成相应的PWM脉冲信号。

为了提高电机的动态响应性能,可以采用基于模型预测控制的转矩控制方法。该方法将同步磁阻逆变电机视为一个非线性系统,通过建立电机的数学模型,预测电机的未来状态,并采用优化算法计算出的控制输入,实现快速、准确的转矩控制。

四、磁通量控制

同步磁阻逆变电机的磁通量控制主要通过调节电压矢量的频率来实现。由于电机的磁通量与电源频率成正比关系,因此可以通过改变电源频率来调节磁通量的大小。在磁通量控制中,通常采用比例积分控制器来调节电源频率,使电机的磁通量跟踪期望的磁通量。

为了实现精确的磁通量控制,可以采用基于磁通观测器的磁通反馈控制方法。该方法通过实时监测电机的磁通量和转速,计算出期望的电源频率,并利用磁通量控制算法调节电源频率。

五、滑模变结构控制

滑模变结构控制是一种非线性控制方法,其基本思想是在系统的状态空间中定义一个滑动模态,并设计合适的切换规则,使系统状态沿滑动模态逐渐趋近于期望的状态轨迹。在同步磁阻逆变电机的控制中,滑模变结构控制可以应用于转矩和磁通量的解耦控制中。

通过定义合适的滑模面和切换规则,滑模变结构控制器可以在不同的工作状态下对电机的转矩和磁通量进行快速、准确的调节。滑模变结构控制具有抗干扰能力强、鲁棒性好等优点,可以有效提高同步磁阻逆变电机的性能和稳定性。

六、直接转矩控制(DTC)

直接转矩控制是一种直接对电机转矩进行控制的电机控制方法。该方法通过实时监测电机的转矩和转速,计算出期望的电压矢量,并利用电压矢量控制算法生成相应的PWM脉冲信号。与传统的基于矢量控制的控制方法相比,直接转矩控制简化了控制系统结构,提高了控制的实时性和动态响应性能。

在同步磁阻逆变电机的直接转矩控制中,通常采用开关表的方式实现电压矢量的选择和PWM脉冲信号的生成。根据电机的转速和转矩信息,选择相应的开关状态,并生成相应的PWM脉冲信号驱动电机。同时,可以通过引入滑模变结构控制器等非线性控制方法,进一步提高直接转矩控制的性能。

七、模糊逻辑控制

模糊逻辑控制是一种基于模糊数学理论的控制系统设计方法。该方法将专家的经验或知识转化为模糊规则,利用模糊推理规则对输入的模糊信息进行处理,得到输出的模糊结果。在同步磁阻逆变电机的控制中,模糊逻辑控制器可以用于处理不确定性和非线性问题。

通过将电机的转速、电流等物理量模糊化,建立相应的模糊集合和隶属度函数,并根据专家经验或实验数据制定模糊规则表,实现电机的模糊逻辑控制。

同步磁阻逆变电机的转矩控制原理

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