异步电机高性能弱磁控制的研究

兵工●动化

目卸■●与接■

ＡｕｔｏｍａｔｉｃＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ

Ｏ．Ｉ．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ２００８，Ｖ０１．２７，Ｎｏ．６

２００８年第２７卷第６期

文章编号：１００６—１５７６（２００８）０６～００６４－０３

异步电机高性能弱磁控制的研究

徐鹏飞１，孙建军２，刘俊邦１，张建国１

（１．武汉军械士官学校，湖北武汉４３００７５；２．海军９２８３０部队计量站，海南海口５７０２０３）

摘要：一种基于ＤＳＰ的全数字异步电机弱磁控制的设计，系统采用改进的空间矢量脉宽调制策略以实现全数字化系统，以及提高母线电压的利用率。通过电压最大化利用的优化弱磁控制策略以提高异步电机在弱磁区的带裁能力，以及延长异步电机恒功率运转的区间。试验结果证明该方案可行，系统性能达到预期目标。

关键词：异步电机；ＳＶＰＷＭ；弱磁；高速

中图分类号：ＴＭ３０１．４

文献标识码：Ａ

Ｒｅｓｅａｒｃｈ

ｏｎ

Ｈｉｇｈ

Ｐｅｒｆｏ姗ａｎｃｅ

Ｆｌｕｘ．ＷｅａｋｅｎｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌｏｆＡｓｙｎｃｌｌｒｏｎｏｕｓ

Ｍｏｔｏｒ

Ｊｉａｎ－ｊｕｎ２，ＬＩＵＪｕｎ．ｂａｎ９１。ＺＨＡＮＧＪｉａｎ．ｇｕ０１

（１．ＷｕｈａｎＯｒｄｎａｎｃｅＰｅｔｔｙＯｆｆｉｃｅｒＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰＬＡ，Ｗｕｈａｎ４３００７５，Ｃｈｉｎａ；２．ＮａｖｙＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＳｔａｔｉｏｎ。Ｎｏ．９２８３０ＵｎｉｔｏｆＰＬＡ，Ｈａｉｋｏｕ５７０２０３，Ｃｈｉｎａ）

ＸＵＰｅｎｇ．ｆｅｉｌ，ＳＵＮ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｄｅｓｉｇｎｆｏｒｄｉｇｉｔａｌａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈ

ｍｏｔｏｒｂａｓｅｄ

ｏｎ

ＤＳＰｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｄｏｐｔｓｍｏｄｉｆｉｅｄｓｐａｃｅ

ｖｅｃｔｏｒ

ｏｎ

ｍｏｄｕｌａｔｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｙ

ａｒｅａ

ｔｏ

ｒｅａｌｉｚｅｄｉｇｉｔａｌｓｙｓｔｅｍａｎｄｉｍｐｒｏｖｅ

ｔｏａｒｅａ

ｔｈｅｕｓｉｎｇｒａｔｅｏｆｇｅｎｅｒａｔｒｉｘｖｏｌｔａｇｅ．Ｔｈｅｎ，ｂａｓｅｄ

ｍａｘｉｍｉｚｅｖｏｌｔａｇｅｏｐｔｉｍａｌｆｌｕｘ ｗｅａｋｅｎｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ

ｃｏｎｓｔａｎｔ

ｆｌｕｘ．ｗｅａｋｅｎｉｎｇ

ｆｅａｓｉｂｌｅａｎｄｔｈｅ

ａｎｄｐｒｏｌｏｎｇ

ｐｏｗｅｒｒｏｔａｔｉｎｇ

ｃａｎ

ｏｆａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ

ｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃａｒｒｙｉｎｇａｂｉｌｉｔｙｏｆａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒｉｎ

ｍｏｔｏｒ．＇ｒｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈｅｓｃｈｅｍｅｉｓ

ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ

ｂｅａｃｈｉｅｖｅｄ．

ｓｐｅｅｄ

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ

ｍｏｔｏｒ；ＳＶＰＷＭ：Ｆ１ｕｘ．ｗｅａｋｅｎｉｎｇ；Ｈｉｇｈ

Ｏ

引言

高性能异步电机驱动系统具有宽调速范围、快

双闭环间接矢量控制系统结构如图１。将图１

所示速度环、电流解耦、磁场定向、电流环以及ＳＶＰＷＭ都由ＤＳＰ通过软件来实现（即图中方框部分），称为全数字设计。与以往出现的模拟控制方式或者模数混合控制方式相比，全数字化的控制系统能有效地降低硬件成本，提高系统的可靠性，并且可以在不改变硬件的情况下，实现各种算法的重构和控制，使系统具有良好的开放性。

２

速响应、精确的准停功能、高速和超高速运行等特点【ｌ】。为满足要求，矢量控制技术是最好的控制方法，而间接矢量控制则是其中最利于实时实现的控制方案【２】。故利用ＤＳＰ，实现全数字的间接矢量控

制，并优化ＳＶＰＷＭ的过调制策略，提高母线电压

利用率，同时对弱磁区控制方法进行了改进，提高弱磁区的输出转矩，扩大恒功率工作范围。

１

空间矢量脉宽调制策略的优化

空间矢量脉宽调制（ＳＶＰＷＭ）策略是目前应用

全数字间接矢量控制系统简介

较广泛的脉宽调制策略，相比于正弦脉宽调制（ＳＰＷＭ）策略而言具有以下优点：具备更高的电压利用率，理论上最高调制比可达到１；容易数字化实现。在电机过载要求比较高或者在弱磁过程中，电压利用率的大小对性能的影响非常大，基于普通的过调制策略的ＳＶＰＷＭ【３】电压利用率并不能达到最大【４】。Ｊ．Ｈｏｌｔｚ在文献【５】中提出了新的过调制策略，该策略可以实现过调制区域电压利用率连续增大，并且最大值可以达到１。Ｄｏｎｇ—ＣｈｏｏｎＬｅｅ等人对这种方法做了进一步完善１６】，但这些方法都是

图ｌ

全数字双环间接矢量控制结构框图

在开环控制的基础上推导出来的，故结合闭环磁场

收稿日期：２００８—０３－０６：修回日期：２００８－０４－２５

作者简介：徐鹏飞（１９ …… 此处隐藏：2935字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……