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数控转塔冲床伺服电机主传动的研究(11)

时间:2017-04-20 11:31来源:毕业论文
(2)两相定子坐标系(坐标系):定义坐标系(坐标系),a轴和三相定子坐标系统的a轴重合,轴逆时针超前a轴空间角度。 (3)转子坐标系(d-q轴系)转子坐标系固定

 

(2)两相定子坐标系(αβ坐标系):定义坐标系(αβ坐标系),a轴和三相定子坐标系统的a轴重合,β轴逆时针超前a轴空间角度。  

(3)转子坐标系(d-q轴系)转子坐标系固定在转子上,其d轴位于转子轴线上,q轴逆时针超前d轴空间电度角,该坐标系和转子一起在空间上以转子角速度旋转,故为旋转坐标系。对于永磁同步电动机,d轴是转子磁极的轴线。  

d-q坐标系、αβ坐标系和abc坐标系的变换关系如下:  

,,(3-29)  

其中:  

PMSM的矢量控制也是一种基于磁场定向的控制策略,磁链定向控制有四种方法:转子磁链定向控制、定子磁链定向控制、气隙磁链定向控制、阻尼磁链定向控制。控制目标可以分为七类:id=0控制、cosφ=1控制、总磁链恒定控制、最大转矩/电流控制、最大输出功率控制、转矩线性控制、直接转矩控制。  

2.3.5PMSM的id=0矢量控制方式  

由式(3-12)得到电磁转矩:  

其中,永磁转矩Tm:  

(3-30)  

由转子凸极效应引起的磁阻转矩Tr:  

(3-31)  

对于凸装式的转子结构,Ld=Lq,不存在磁阻转矩,可得线性方程:  

(3-32)  

当id=0时,定子电流的d轴分量为0,磁链可以简化为:  

;(3-33)  

对于嵌入式的转子结构,当Ld<Lq时,id=0的控制方式比较简单,转矩可以简化为:  

(3-34)  

在id=0控制方式下,不管PMSM的转子结构是哪种类型,其磁链和转矩都可以简化为:  

(3-35)  

(3-36)  

电磁转矩仅包括励磁转矩,定子电流合成矢量与q轴电流相等,与直流电动机的控制原理变得一样。只要能够检测出转子位置,使三相定子电流的合成电流矢量位于q轴上就可以了。这种控制策略的特点是控制简单、定子电流与电磁转矩输出成正比、无弱磁电流分量,但当Ld=Lq时,无磁阻转矩输出,而且当负载加大时,定子电流线性增大,要求的逆变器容量也较大。  

PMSM位置伺服系统具有位置环、速度环和电流环三闭环结构,电流环和速度和作为系统的内环,位置环为系统外环。电流环是PMSM位置伺服系统中的一个重要环节,它是提高伺服系统控制精度和响应速度、改善控制性能的关键。PMSM位置伺服系统要求电流环具有输出电流谐波分量小、响应速度快等性能。在PMSM位置伺服系统的电流环中,必须满足内环控制所需要的控制响应速度,能精确控制随转速变化的交流电频率。速度环的作用是增强系统抗负载扰动能力,抑制速度波动。位置环的作用是保证系统的静态精度和动态跟踪性能。  

2.3.6PMSM解耦状态方程  

首先建立PMSM的解耦状态方程。以PMSM为对象,假设磁路不饱和,不计磁滞和涡流损耗的情况,在空间磁场呈正弦分布的条件下,永磁同步电机的转子为圆筒形(Ld=Lq=L),摩擦系数B=0,得到d-q坐标系上永磁同步电机的状态方程为: 数控转塔冲床伺服电机主传动的研究(11):http://www.751com.cn/jixie/lunwen_5346.html

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