内置永磁电机高速区域控制技术研究文献综述

 2021-11-02 20:43:12

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文 献 综 述

1.课题背景与意义

电机是以磁场为媒介,进行电能与机械能之间转化的电力机械。磁场可以由电流励磁产生,也可以由永磁体产生,世界上第一台电机就是永磁电机,但由于材料的磁性很低,被电励磁电机所取代。近几十年来,随着科学技术的不断发展,永磁电机走上了历史的舞台。永磁同步电机凭借其体积小、功率密度高、效率和功率因数高等特点,在工农业生产、日常生活、航天航空国防等多个领域中得到了广泛的应用,逐渐成为了现代电动汽车驱动系统的主流[8]。

内置永磁电机具有磁阻转矩,并且具有很宽的恒功率范围和优良的弱磁调速能力,它可以满足转矩输出能力高、调速范围宽、全速运行范围内效率最高、可靠性强且环境适应能力强,可谓是满足了大部分车用电机的需求。为满足永磁电机高效、高速、高响应速度和大功率、高功能化、微型化方向的发展,对于永磁电机高速区域控制技术的研究十分重要。

2.国内外研究现状的介绍以及应用

2.1弱磁控制

永磁电机的弱磁控制包括前馈弱磁、反馈弱磁、混合弱磁和其他方法。其中前馈弱磁通过电机参数和当前运行状态直接给定最优弱磁电流轨迹,主要有公式法和查表法。前馈弱磁控制算法结构清晰,易于理解,但是电机电压温度,磁饱和引起的参数变化严重等,使得前馈弱磁控制不能在预设的情况下切换恒矩运行和弱磁运行,不能按照最优轨迹运行,鲁棒性差。

反馈弱磁利用电流偏差、转速偏差和电压偏差进行弱磁控制。电流偏差依据检测电机运行电流与给定电流的偏差,转速偏差检测实际转速与给定转速的偏差,电压偏差通过电压前馈判断逆变器是否发生调制,从而修正弱磁电流轨迹。反馈弱磁控制方法实现简单,鲁棒性强,不依赖电机参数,但是只能使系统运作在弱磁一区,弱磁深度不够且容易发生弱磁失速。

混合弱磁控制则结合了前两种方法的优点,控制系统按照前馈的方法预先计算电流指令,系统运行时再通过反馈修正电流指令以减小模型误差和参数误会。混合弱磁控制需要通过大量实验和计算得到数据,并且采用前馈给定加反馈修正,动态响应能力受到很大影响。

弱磁控制适用于较高的鲁棒性、动态响应性能、低速时输出恒定转矩、高速时输出恒定功率及较宽的弱磁调速范围,弱磁控制的适用范围越来越广泛,在各行各业中有着优异的表现[3]。

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