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改良永磁同步机电转矩节制精度的办法

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改良永磁同步机电转矩节制精度的办法

宣布日期:2014-12-10 16:15 来历:http://phimthoinay.com 点击:

  自20世纪60年月末以来,面向磁场的矢量节制一向是交换机电节制的支流。如许的节制体例的首要特色是对机电气隙磁场和转矩停止分隔节制。对永磁同步机电,典范的节制设想便是斟酌恒定的磁通会发生一个转矩常数kt,该常数在大大都机电的手艺手册中都能找到。取得须要的转矩m所对应的电流iq也由此计较取得。可是,输出转矩和响应的电流iq之间的这类恒定干系的可托度很轻易遭到各类百般的现实身分的负面影响,如许的影响很轻易发生转矩节制中所不能接管的精度误差。一些轻易影响的现实身分以下:

  ●产物出厂进程与资料的老化;

  ●死心资料在过载时饱和;

  ●磁阻转矩变更;

  ●电枢(磁性资料)的温度。

  磁资料(磁介质)的分离性致使的现实转矩常数与数据手册上的数值误差能够会跨越5%。更严峻的是经由进程察看发明,颠末一段较长时候,永磁机电的磁场会降落几个百分点。由于如许的变更凡是非常迟缓,一种机电离线参数辨识(将在“一种机电模子的预辨识体系”局部中会商)将处理这一题目。

  与此构成光鲜对照的是,在过载时,由于死心饱和形成的输出转矩下降会在很短时候内发生,并且下降量Z多时会到达20%。图1所示的即为某额外转矩mn=23nm,额外转速nn=2000r/min的永磁同步机电运转在差别转速条件下所测得的转矩精度。这台机电未采用任何精度改良办法。此次的丈量数据将为评价前面提到的精度改良战略供给参考。

  现实的两台机电在设置点mset=0nm处的绝对转矩要从被测试机电上的所测的转矩曲线中减去。由于这一转矩在厥后的钻研中被看成是对运转中的磨擦转矩所对消。并且,除黏性磨擦以外的其余身分也是存在于这个体系中的,但以上的假定(绝对转矩填补磨擦)是现实主动辨识体系的履行准绳,是切确的。

  当呈现去磁效合时,磁场发生的电流id将不能被疏忽。这时候候的关头是斟酌机电磁阻转矩的影响,从而取得一个切确的现实转矩值mact,如公式中所示。可是,凡是来讲,磁阻转矩常数kt,rel在机电的数据手册中不供给,因此必须经由进程参数辨识的体例取得。若是电磁转矩常数为零,高转速下转矩就会呈现大的误差,如图3所示。

  当碰到机电电枢温度变更较大时,只要在线自顺应战略是有用的。利用钕铁硼nd2fe14b磁性资料的永磁同步机电每100k的温度变更会有约4%的磁链丧失。老式的利用钐钴smco5磁性资料的永磁同步机电每100k温度变更的磁链丧失乃至到达10%。

  一种机电模子的预辨识体系

  取得机电的定子电阻与电感参数是机电模子辨识的第一步,由于这是进一步辨认机电参数的条件条件。这两个参数能够经由进程静态机电丈量体例取得,如例二中利用正弦测试电流。可是,对转矩常数kt的丈量就只能在机电加快时停止了,由于这套辨识体系是基于保送到机电上的实测有功功率和轴输出功率任务的。以是,要测得转矩常数kt,须要先测得有功功率。有功功率须要机电以额外转矩电流从运动加快到额外转速,并且在一个发生充足大电动势的速率下才可测得。求得电阻消耗和现实转速nact和现实转矩mact能力肯定转矩常数kt。对在d轴和q轴电感差别的机电,肯定磁阻转矩常数kt,rel就相称主要了。

  当机电d轴转至电气地位的0°、120°和240°时,式中的两个参数u0,i0能够主动肯定。如许,一个时变的电流将加在d轴上。去掉电阻上的压降后便可Z终取得相电压误差特点,同时两个参数也可经由进程Z小二乘法预算取得。电压误差对三相来讲几近是不异的,以是只要肯定一相便可。可是在现实一般的运转中,每相电压都须要增加公式(7)中所示的误差电压来停止填补。

  经由进程第四局部对在线自顺应战略的会商咱们晓得,这类电压填补对节制转矩精度是不可贫乏的,特别在低速和重载的环境下。对在第三局部中会商的kt(iq)多项式战略,电压填补一样是无益的,但只在辨识进程中须要,在一般运转中并不须要。

  结 语

  先容了三种差别的进步永磁同步机电静态转矩精度的战略。经由进程比拟现实运转机电与数据手册上的数值对每种战略的长处停止了评价。在机电转速和转矩不跨越额外值,机电转子的温度变更被节制到Z小,并有充实的机电形式预辨识的环境下,当到达额外转矩时,误差能够节制在2%之内。作者倡议在任何环境下都要停止机电参数辨识,不能依靠数据手册上所供给的数值。

  当呈现过载运转时,死心饱和能够会致使不可接管的转矩精度误差。特别是特地为高机能机床主轴设想的转矩前馈也会由于死心饱和而生效。利用kt(iq)多项式离线自顺应战略共同之前肯定的机电参数能够填补这一缺点,并且将转矩精度节制在额外转矩的±3%的规模内。可是要注重的是,完成这类有用节制的条件是电枢温度在机电参数辨识后不能有很较着的变更。

  若是机电温升不能疏忽或公式(1)中所示的磁阻转矩常数不切确,则须要利用在线自顺应手艺。这一战略只能用在有充足转速以发生可测相电压的环境下利用。同时,须要晓得相电压切确值,而这时候候很有须要采用进一步丈量填补逆变器的电压误差。具有这类特点的典范电器有绞车,其须要转轴延续任务在额外功率四周。除此以外,主轴任务在去磁规模的永磁同步机床也是在线自顺应节制战略的潜伏合用工具。

  文中会商的每种战略都有其本身长处和特别的合用规模,以是没法保举一个普适性的体例来进步转矩精度。


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