预览加载中,请您耐心等待几秒...
1/10
2/10
3/10
4/10
5/10
6/10
7/10
8/10
9/10
10/10

亲,该文档总共25页,到这已经超出免费预览范围,如果喜欢就直接下载吧~

如果您无法下载资料,请参考说明:

1、部分资料下载需要金币,请确保您的账户上有足够的金币

2、已购买过的文档,再次下载不重复扣费

3、资料包下载后请先用软件解压,在使用对应软件打开

电机的控制本文设计的电机效率特性如图异步电机效率特性PMSM电机效率特性本文设计的电动汽车电机采用SVPWM控制技术是一种先进的控制技术,它是以“磁链跟踪控制”为目标,能明显减少逆变器输出电流的谐波成份及电机的谐波损耗,能有效降低脉动转矩,适用于各种交流电动机调速,有替代传统SPWM的趋势[2]。基于上述原因,本文结合和SVPWM控制技术设计PMSM双闭环PI调速控制。其中,内环为电流环[3],外环为速度环,根据经典的PID控制设计理论,将内环按典型Ⅰ系统,外环按典型Ⅱ系统设计PI控制器参数[4]。1.PMSM控制系统总模型首先给出PMSM的交流伺服系统矢量控制框图。忽略粘性阻尼系数的影响,PMSM的状态方程可表示为(1)将带入上式,有(2)式(1)、(2)中,是直轴电流,是交轴电流,是转速。由式(1)、(2)可以看出,实际是对电流和控制,将它们转化为和,然后经转换后实现PMSM的SVPWM控制。画出PMSM的控制系统框图如图1所示。注意电流环的PI调节器可以同时控制两个量,在matlab中建模时将其分开,但参数是一样的。图1时PMSM的SVPWM控制系统框图2.坐标变换SVPWM矢量控制最重要的是接收坐标变换后的信号,上述控制系统的Ipark变换为(3)图2Ipark变换Clarke和park变换是将abc三相电流变为d轴电流和q轴电流,该公式和matlab自带模型幅值和角度有差别,matlab选取的参考角度与本文相差,以转矩最大值为参考,其幅值为,本文的公式和仿真模型将Clarke和park变换结合求解为(4)图3abc三相电流变为d轴q轴电流模型其中,(4)式Clarke将abc三相电流变为两相电流的公式为(5)(4)式的Park变换将两相电流变换为d轴和q轴,电流公式与电压公式一致(6)3.SVPWM算法图4PMSM逆变器结构对于PMSM逆变器上桥与下桥动作相反,PWM有三个桥臂,每个桥臂在任一时刻均可以有2个状态,规定上桥臂开启为状态1,断开为状态0,则PWM对应8个工作状态,对应8个基本空间矢量。表1空间矢量电压输入电压桥臂状态(A\B\C)usu00000u1100u2110u3010u4011u5001u6101u71110电压空间矢量PWM(SVPWM)基本思想是按空间矢量的平行四边形合成法则,用相邻的两个有效的工作矢量合成期望的输出矢量。表1中有两个电压为0,无效,按6个有效电压矢量空间分成对称的6个扇区,当期望的输出电压矢量落在某个扇区内时,就用该扇区的两边的有效电压矢量与零矢量等效合成,如图5所示。图5对应扇区和空间电压矢量合成确定us所在的扇区,定义Ipark变换的和不同值对应的扇区:(7)则上述定义对应的扇区为,不同取值正好依次对应6个扇区。图6扇区判断仿真模型每个扇区相邻的电压矢量有特定的作用时间,SVPWM控制同样根据和计算扇区相邻的两个基本电压矢量的作用时间,定义:(8)图7电压矢量合成周期相关变量的定义仿真模型根据式(8),不同扇区的相邻电压矢量T1和T2在整个PWM中断周期为表2各扇区T1和T2合成取值N=1(Ⅰ)N=2(Ⅱ)N=3(Ⅲ)N=4(Ⅳ)N=5(Ⅴ)N=6(Ⅵ)Z,YY,Y-Z,X-X,ZX,-Y-Y,-Z图8相邻电压矢量T1和T2的计算不同扇区对应电压合成T1和T2不一致,所以不同扇区的逆变器3个桥臂上的开关切换时间与上述T1和T2逆变器自由频率密切相关,令(9)扇区N=1(1)N=2(Ⅱ)N=3(Ⅲ)N=4(Ⅳ)N=5(Ⅴ)N=6(Ⅵ)PWM1(TCOM1)PWM2(TCOM2)PWM3(TCOM3)图9开关切换时间和PWM波形的调制4.PI控制器参数设计完成PWM波形调制后整个SVPWM控制算法即可实现,仿真模型建立完毕。整个PMSM控制系统仿真模型如图10。逆变器和PMSM本体模型参考matlab自带模型,本文研究控制算法,且PMSM的d轴和q轴变换和的状态方程已给出,本文不再详细讨论。下面将进一步设计两个PI控制器参数[5,6]。图10PMSM控制系统仿真模型4.1内环PI参数由于PMSM采用双闭环控制,首先需要确定内环参数,内环为电流环。在PI控制器设计时,它时一个典型Ⅰ系统。永磁同步电机电流环传递函数框图如图11。图11PMSM电流环传递函数框图定义为电流PI调节器的传递函数,是比例系数,为积分系数。在工程设计中,由和积分时间常数决定,。根据PID调节器的工程设计方法,选择电流调节器的零点对消被控对象的大时间常数极点。所以。根据上述分析,代入的值,得电流环开环传递函数(10)式中,为PWM工作周期,本文PWM频率设置为2.5kHz,周期为0.0004s,为电流环滤波常数,周期为40us。由于和都很小,可以用可用一个时间常数的一阶环节代替这两个惯性环节,。于是电流环