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电机电压补偿法原理

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点击次数:更新时间:2018-06-15 16:06:44

Vd 和 Vq 与电机的参数、工 作电流以及电机转速等有关,在工作中,由于传感 器检测的误差和控制算法及其精度的影响,使得 由电机实际工作的 Vd 和 Vq 得到的母线电压与实 际供电的母线电压不同,从而会引起母线电压的 波动而产生电磁干扰。若能在控制系统中引入电 压补偿环节,通过对电压的快速补偿,能够减少母 线电压纹波,从而使得由电机实际工作的 Vd 和 Vq 得到的母线电压与实际供电的母线电压尽可能接 近,则能减小或消除这种不利的影响。如图 5 所 示,将指令电流 id * 、iq * 按如图1所示的等效电路, 经过式(3)、(4)变换为估算电压值 Vd、Vq ,通过 对总线电压BUS的测量得到 VDC 。

通过式(8),可求出估算值与总线电压值的差 值 ΔV ,然后把 ΔV 补偿到 Vd、Vq 中,补偿法原理 如图5所示。

图5 电压补偿原理图

 

由图 5 可知,在永磁同步电机在恒转矩控制 阶 段 ,把 ΔV 通 过 MTPA 算 法 ,分 别 得 出 ΔVd ' 、ΔVq ' 。具体的原理与单位电流最大转矩输 出原理一样,经过MTPA,输出的 id * 、iq * 始终存在 如式(9)的关系[7] 。

而 把 ΔV 也 通 过 MTPA 算 法 ,输 出 的 ΔVd ' 、ΔVq ' 存在如式(10)的关系

式中:Gi ——PID 增益常数;K1 ,K2 ——电流差 值系数。

式(11)、(12)表示了指令电流 id * 、iq * 和反馈 电流 id、iq 的差值经过了电流调节器得到的 Vd、Vq 的 关 系 ,可 以 看 出 此 时 ΔVd ' 、ΔVq ' 与 Vd、Vq 各自的关系保持了一致性,这样使得在不 会破坏原来 Vd、Vq 大小比例之下进行了电压补 偿,能够达到更加稳定的效果,相应的控制框图如 图6所示。

图6 恒转矩下补偿电压 ΔVd ' 、ΔVq ' 框图

由于IPMSM的转子为凸极结构,因此会产生 磁阻转矩。由于电机的运行速度会受到逆变器电 压极限的制约,要想达到更宽的调速范围,必须采 用弱磁控制,使得电机进入恒功率运行区。弱磁 控制的原理是当电机速度到饱和点时,通过增大 id ,减小 i q ,使得反向直轴电流产生的磁动势对永 磁体产生去磁作用,减弱了直轴磁场,最终提高电 机运行速度。所以在恒功率运行区对于 ΔV 就不 能再通过MTPA算法来进行补偿。本文采用按比 例大小来补偿的方法,简单而有效。

由式(14)、(15)可以得出电机在恒功率运行 区 Vd、Vq 的补偿值 ΔVd ' 、ΔVq ' 。

 



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