基于智能PI的永磁同步电动机近似最大转矩电流比控制.pdf

驱动控制
２０１２年第４０卷第８期
ｒｉｖｅａｎｄｃｏｎｔｒｏｌ
Ｄ

基于智能ＰＩ的永磁同步电动机近似最大转矩电流比控制


张伦健，陈利萍

(中国矿业大学，江苏徐州２２１００８)

摘要:在永磁同步电动机数学模型和最大转矩电流比()控制理论基础上，通过优化算法研究了一种近
ＭＴＰＡ
似最大转矩电流比控制，对转矩电流关系进行线性化，便于工程应用。为了改善传统ＰＩ调节系统的动态性能，采用
一种智能ＰＩ调节器作为系统的转速外环控制器。仿真结果表明:近似最大转矩电流比控制性能接近最大转矩电流
，
比控制相同的负载扰动下智能ＰＩ控制系统的动态速降和恢复时间均小于传统ＰＩ控制系统。
关键词:永磁同步电动机;最大转矩电流比;智能ＰＩ调节器
中图分类号:ＴＭ３５１文献标识码:Ａ文章编号:１００４－７０１８(２０１２)０８－００４２－０４
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ＭａｘｉｍｕｍＴｏｒｑｕｅｐｅｒＡｍｐｅｒｅＣｏｎｔｒｏｌｉｎＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒ

ＢａｓｅｄｏｎＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＰＩＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ
，
ＺＨＡＮＧＬｕｎ－ｊｉａｎＣＨＥＮＬｉ－ｐｉｎｇ
(ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ２２１００８，Ｃｈｉｎａ)

Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｍａｘｉｍｕｍｔｏｒｑｕｅｐｅｒａｍｐｅｒｅ(ＭＴＰＡ)ｃｏｎｔｒｏｌｏｆｐｅｒ-
ｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ，ａｎａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｕｓｅｄｉｎＭＴＰＡｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｎｄ

ｔｈｅｔｏｒｑｕｅａｎｄｄ，ｑａｘｉｓｃｕｒｒｅｎｔｆｏｒｍｕｌａｗｅｒｅｌｉｎｅａｒｉｚｅｄｆｏｒｅａｓｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．ＡｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＰＩｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｗａｓａ-
ｄｏｐｔｅｄａｓｏｕｔｅｒｓｐｅｅｄｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈｅｓｙｓｔｅｍｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ｕｓｉｎｇｔｈｅａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｃｌｏｓｅｔｏｔｈｏｓｅｕｓｉｎｇｔｈｅＭＴＰＡｍｅｔｈｏｄ，ｂｏｔｈｄｙｎａｍｉｃｓｐｅｅｄｃｈａｎｇｅａｎｄｒｅｃｏｖｅｒｙｔｉｍｅｏｆ

ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＰＩｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｒｅｌｅｓｓｔｈｅｎｔｈａｔｏｆｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌＰＩｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｌｏａｄｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ;ｍａｘｉｍｕｍｔｏｒｑｕｅｐｅｒａｍｐｅｒｅ;ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＰＩｒｅｇｕｌａｔｏｒ


及近似控制进行比较，仿真结果验证近似
引言ＭＴＰＡ
０控制的正确性与可行性，同时智能控制下
ＭＴＰＡＰＩ
由于永磁同步电动机具有体积小、功率密度高、的系统的动态性能优越。
效率和功率因数高等优点，其调速系统越来越多地
１永磁同步电动机数学模型及ＭＴＰＡ控制
应用于各种工业场合。目前永磁同步电机电流矢量
控制方法有控制控制恒磁链控制最永磁同步电动机数学模型
基ｉｄ=０、ＵＰＦ、、１．１
于大转矩电流比(以下简称)控制弱磁控制及将轴定向于永磁同步电机转子磁链方向，可
智ＭＴＰＡ、ｄ
能最大输出功率控制等，针对一类永磁同步电动机得轴系下电压磁链转矩与运动平衡方

Ｐｄ、ｄｑＰＭＳＭ、、

Ｉ
轴电感不等特性，控制在相同电流下可输出程定子电压方程:
的ｑＭＴＰＡ。

永更大的转矩，因而在系统容量相同的情况下相对ｉｕ=Ｒｉ+ｐψ－ωψ
磁ｄｄ１ｄｄｑ}(１)
［］
同=０控制可显著提高系统动态性能１。但ＭＴＰＡ控ｕ=Ｒｉ+ｐψ+ωψ
步ｑ１ｑｑｄ
制时的转矩电流关系非线性，实际应用中难以实时:
电定子磁链方程
动
机对方程进行求解。文献［４］通过离线计算出电磁转ψ=ψ+Ｌｉ
ｄｆｄｄ}(２)
近矩对应ｄ、ｑ轴电流关系，再用查表的方法查得转矩
似ψｑ=Ｌｑｉｑ
最对应电流，这样可提高运算速度，但会占用大量存储电磁转矩方程:
大
转资源。本文在永磁同步电动机数学模型及ＭＴＰＡ控()
Ｔｅ=１．５ｐψｄｉｑ－ψｑｉｄ=
矩制理论基础上，通过优化算法研究了一种适用于工
电１．５ｐ［ｉ－(Ｌ－Ｌ