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浅析交流伺服电机矢量控制技术

从AC Motor的电流采样得到三相交流数值,通过Clark变换成二相坐标(αβ),再利用Park变换把静止的αβ坐标换成旋转的dq坐标,形成反馈值,与dq的指令值进行演算。
 
  通过PI控制器的演算结果,我们可以得到dq两相的电压指令值,把旋转坐标的dq指令值通过逆Park变换,得到静止坐标的αβ,再通过逆Clark变换得到三相的电压驱动指令,控制SVPWM的输出。
  另外,d轴对应励磁所产生的转矩,q轴对应永久磁石所产生的转矩。在SPM电机的控制时我们可以让d轴的指令值为0。但在IPM电机控制时,d轴和q轴都要利用,所以在速度环需要有两个指令的输出。
  下面以正向Clark变换和Park变换,来计算如何进行坐标变换的:
  Clark变换
  我们设定U和α轴一致,并假设k为三相与二相的矢量振幅比系数。通过上面图示我们可以得到:
  α=k{U-1/2V-1/2W}
  β=k{sqrt(3)/2V-sqrt(3)/2W}
  由于三相平衡,我们可以有:
  U+V+W=0
  α=U
  带入上式可以得到:k=2/3
  所以β=1/sqrt(3)*(V-W)=1/sqrt(3)*(U+2V)
  Park变换
  我们假设αβ轴与dq轴之间有着θ的角度,把αβ分解到dq轴上,再利用三角公式可以得到:
  d=αcosθ+βsinθ
  q=-αsinθ+βcosθ
  旋转坐标与静止坐标的逆变换同上述一样,这里就省略了。
  上面我们聊了坐标变换与矢量控制结构,矢量控制的目的是控制伺服的同时,使电流与电压的位相一致进而提高电力效率和电机转矩的效率。下面我们再来了解下包括矢量控制在内的伺服控制结构。
  上述结构可以简化为以下:位置控制环,速度控制环,矢量(电流)控制环。
  浅析了交流电机的矢量控制,实际利用变频器的交流电机控制中,由于外乱,温度,高频等等因素的影响,使得电机控制算法越来越复杂,精度越来越高,但我们只要掌握了上述最基本的方法,有助于理解其他发展算法。
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点击次数:  更新时间:2019-09-19 11:29:57  【打印此页】  【关闭
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