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磁化共轨电机极弱消耗扼制的摹拟研讨

 

  开关电压状态矢量表逆变器母线电压矢量转矩、磁链和θ计算电流检测反馈转速给定转速给定磁链+-+-计算磁链计算转矩θPIPMSM永磁同步电机直接转矩控制原理框图Biwqicq+icdAiwd+ωLiwqid+-udRcRs+ωψfiq+uqRcRsωLiwd-(a)直轴等效电路(b)交轴等效电路考虑损耗模型的永磁同步电机直交轴等效电路图中sR——定子绕组电阻;cR——等效铁损电阻;ω——电气转速;rpnωω=;rω——转子机械角速度;fψ——永磁体产生的磁场;pn——电机极对数;dqi,i——d,q轴上的定子电流分量;dqu,u——d,q轴上的定子电压分量;wdwqi,i——d,q轴上的电流有功分量。


  开关电压状态矢量表逆变器母线电压矢量转矩、磁链和θ计算电流检测反馈转速给定转速给定磁链+-+-计算磁链计算转矩θ最小损耗控制PIPMSM基于最小损耗的永磁同步电机DTC系统框仿真结果及分析根据上述原理,在MATLAB仿真环境下建立了基于最小损耗控制的永磁同步电机DTC系统的仿真模型,并进行了仿真。为所建立的仿真模型,仿真中永磁同步电机参数如下:极对数2;定子电阻2.875Ω;铜损电阻108.23Ω;永磁体磁链0.5Wb;d轴电感8.5mH;q轴电感8.5mH.仿真过程中负载转矩保持不变。为了验证所设计的基于最小损耗的DTC系统在减小电机损耗方面的有效性,同时也进行了传统的直接转矩控制系统的仿真,仿真所得的铜损耗、铁损耗和总损耗与转速的仿真波形。


  是传统DTC和最小损耗DTC铜损耗仿真波形图,是传统DTC和最小损耗DTC铁损耗仿真波形图,是传统DTC和最小损耗DTC总损耗仿真波形图,波形图图示的均为损耗与转速的关系。对比中的传统DTC和最小损耗DTC控制方式下的铜损耗,可看出最小损耗控制方式下的电机铜损耗比传统直接转矩控制下铜损耗明显减小;为两种不同控制方式下电机铁损耗与转速的关系,从中可以看出铁损耗变化不大;而是传统DTC和最小损耗DTC控制方式下的总损耗仿真波形图,可看出最小损耗控制方式下的电机铜损耗比传统直接转矩控制下总损耗明显减小。从上述仿真波形中可以看到,与传统直接转矩控制方式相比较而言,永磁同步电机在采用最小损耗直接转矩控制方式时,尽管电机铁损耗变化不明显,但是铜损耗会明显减小,电机总的电气损耗相应降低,达到了节能的目的。


  结论本文首先介绍了永磁同步电机的直接转矩控制,在分析永磁同步电机损耗模型的基础上,采用实时在线计算磁链给定的方法,达到电机的最小损耗控制。该控制方法同时考虑了电机的铜损耗和铁损耗,与直接转矩控制方法相结合,控制过程中动态的改变电机的给定磁链,以使电机损耗最小,同时在MATLAB仿真环境下建立了该系统的仿真模型。仿真结果表明,与传统的直接转矩控制系统相比,该种控制方法在保持直接转矩控制响应快优点的同时,明显减小了电机的总损耗,达到了节能的目的,因而具有广阔的应用前景。

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