高工效電梯型零輪材弱速磁化共步電機扼制體系的探討

1、坐標變換矢量控制的目的是為了改善轉(zhuǎn)矩控制性能，而最終實施仍然是落到對定子電流（交流量）的控制上。從同步旋轉(zhuǎn)坐標系觀察，電動機的各空間矢量都變成了靜止矢量。本系統(tǒng)中采用了兩種坐標系，坐標系和dq坐標系，各坐標系如圖1所示。對于PMSM來說，定義坐標系的軸與定子A相繞組重合，軸逆時針超前軸900空間電角度，由于軸固定在A相繞組軸線上，故坐標系為靜止坐標系。同時定義dq坐標系的d軸與轉(zhuǎn)子磁極軸線重合，q軸逆時針超前d軸900空間電角度，d軸與A相定子繞組的夾角為，該坐標系在空間隨同轉(zhuǎn)子以電角速度一道旋轉(zhuǎn)，故為旋轉(zhuǎn)坐標系，對定子電流而言，三相靜止坐標系下，i應是：（1）在恒速采用bc變換，則有：（2）

2、上述變換同樣適用于電壓和磁鏈矢量。PMSM數(shù)學模型根據(jù)，假設(shè)正電流產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩，并采用對電動機慣例選取電壓與電流的正方向，可得出PMSM的輸出的電磁轉(zhuǎn)矩方程為：（3）電機的機械運動方程為：（4）dq坐標系的旋轉(zhuǎn)電角速度與電機轉(zhuǎn)子的機械角速度的關(guān)系為：（5）以上三式中，Np為電機極對數(shù)；T為電磁轉(zhuǎn)矩；T1為電磁轉(zhuǎn)矩；J電機及負載的轉(zhuǎn)動慣量；B為運動阻尼系數(shù)；電機轉(zhuǎn)子的機械角速度。本開發(fā)裝置采用SPM，凸極效應很弱，可認為LdLqL，那么電磁轉(zhuǎn)矩T可簡化。基于SIMULINK的矢量控制仿真結(jié)果在前兩節(jié)理論分析和設(shè)計的基礎(chǔ)上，本節(jié)采用MATLABSIMULINK建立速度伺服系統(tǒng)和位置伺服系統(tǒng)的仿真模型

3、，以便對整個系統(tǒng)的性能和一些具體問題作進一步分析，為下一步實驗調(diào)試做準備。速度環(huán)以電流環(huán)為基礎(chǔ)，其作用是使速度反饋快速跟蹤速度給定實現(xiàn)調(diào)速。基于MATLABSIMULINK建立PMSM控制系統(tǒng)的仿真模型，對該模型進行PMSM雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的仿真。依據(jù)試驗所采用的PMSM電機，將仿真參數(shù)設(shè)置為：nN20min，pN1100W，UN220V，TN3Nm，R2.875，Ld、Lq，8.5103H，粘滯摩擦系數(shù)。系統(tǒng)在t0時，負載TLTN3Nm啟動，在t0.04s時，負載突變?yōu)門L1Nm.得到的速度響應曲線、相電流響應曲線、逆變橋輸出相電壓Vbc、轉(zhuǎn)矩響應曲線，分別如（a）、（b）所示。從曲線可以看出

4、，轉(zhuǎn)速在起動之后，很快達到穩(wěn)定值。在起動時刻，電磁轉(zhuǎn)矩達到30Nm，有輕微波動；ia、ib、ic在開始時刻比較大，但很快達到設(shè)定值45。實驗結(jié)論美國TI公司推出的TMS320LF240芯片，是專門針對電機控制而設(shè)計的，該芯片具有相當快的實時數(shù)字運算能力和豐富的電機控制外設(shè)，本系統(tǒng)采用該芯片作為控制芯片組成控制回路。其組成電路原理框圖如示。該伺服系統(tǒng)主要包括以下5個部分：（1）一臺凸極式永磁同步電機（參數(shù)同3.2仿真相同）；（2）以F240DSP為核心的控制電路；（3）電流控制電壓型逆變器IGBT和輔助電源；（4）轉(zhuǎn)速存儲SARAM及串口通訊電路SCI；（5）保護電路。在每個電流環(huán)控制周期中對A、B兩相反饋電流Iaf和Ibf兩個模擬信號同時進行采樣，采用F240的兩個10位模擬轉(zhuǎn)換模塊來完