[發(fā)明專利]直流無刷電機矢量控制電流補償算法及矢量控制模型有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011392574.X | 申請日： | 2020-12-01 |
| 公開（公告）號： | CN112491319B | 公開（公告）日： | 2022-09-09 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王松;鄭宇賽;王麗;俞軍濤;宋玉美;李雪蓮;王挺挺 | 申請（專利權(quán)）人： | 山東大學(xué) |
| 主分類號： | H02P21/22 | 分類號： | H02P21/22 |
| 代理公司： | 威海聚睿知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37352 | 代理人： | 宋立國 |
| 地址： | 264209 山*** | 國省代碼： | 山東;37 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 直流 電機 矢量 控制 電流 補償 算法 模型 | ||
一種直流無刷電機矢量控制電流補償算法及矢量控制模型，涉及直流無刷電機的控制領(lǐng)域，電流補償算法為：Ide＝Idt，Iqe＝KcIqt，其中，Idt為直流無刷電機在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d軸上的定子電流，Iqt為直流無刷電機在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系q軸上的定子電流。控制模型為：其中，本發(fā)明實現(xiàn)方便、易于編程，硬件控制結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的永磁同步電機矢量控制結(jié)構(gòu)相同，不需要額外的硬件支持，易于在工廠企業(yè)推廣，轉(zhuǎn)速波動小。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及直流無刷電機的控制領(lǐng)域，詳細講是一種實現(xiàn)方便、易于編程，硬件控制結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的永磁同步電機矢量控制結(jié)構(gòu)相同，不需要額外的硬件支持，易于在工廠企業(yè)推廣，轉(zhuǎn)速波動小的直流無刷電機矢量控制電流補償算法及矢量控制模型。
背景技術(shù)
我們知道，直流無刷電機由于效率高等優(yōu)點被廣泛的使用，如家用電器，伺服器，電動汽車中等等。但是直流無刷電機中的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速振蕩等缺點又限制了它在高精度場合中的推廣。直流無刷電機的傳統(tǒng)換相方式是2-2換相或者3-3換相，這種換相是離散的，不連續(xù)的。
文獻T.Tarczewski,and L.M.Grzesiak,“Constrained State Feedback SpeedControl of PMSM Based on Model Predictive Approach,”IEEE Transactions onIndustrial Electronics,vol. 63,no.6,pp.3867-3875,2016.記載了正弦波永磁同步電機在矢量控制下的電機微分方程。
電機經(jīng)典書籍文獻B.K.Bose,“Modern Power Electronics and AC drives,”1987 對于2-2換相或者3-3換相進行了詳細說明，并提出了當(dāng)不考慮矢量控制時，直流無刷電機的經(jīng)典動態(tài)模型為：
這種直流無刷電機模型雖然精確，但比較復(fù)雜，轉(zhuǎn)速振蕩大。換相的不連續(xù)性是直流無刷電機產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速振蕩的原因之一，因此有很多文獻在改善換相上做努力，可以參考 IEEE數(shù)據(jù)庫中的期刊文獻Design of Speed Control and Reduction of TorqueRipple Factor in BLdc Motor Using Spider Based Controller。
由于直流無刷電機傳統(tǒng)換相的缺點，技術(shù)人員嘗試把矢量控制用到直流無刷電機上。矢量控制在電機控制中具有解耦特性。解耦特性指的是我們可以分別通過控制轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流來實現(xiàn)對電機電磁轉(zhuǎn)矩和勵磁的獨立控制。同時，由于矢量控制可以提高電機的效率，促進節(jié)能減排以及可以降低電機模型的復(fù)雜程度和減小電機轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速波動，所以在感應(yīng)電機(異步電機)和正弦波永磁同步電機中廣泛使用。文獻A.V.Sant,andK.R.Rajagopal,“PM Synchronous Motor Speed Control Using Hybrid Fuzzy-PI WithNovel Switching Functions,” IEEE Transactions on Magnetics,vol.45,no.10,pp.4672-4675,2009.和文獻K.D.Carey,N. Zimmerman,and C.Ababei,“Hybrid fieldoriented and direct torque control for sensorless BLDC motors used in aerialdrones,”IET Power Electronics,vol.12,no.3,pp.438-449,2019以及李克靖，徐婕，吳玨，宋錦，“基于STM32的無刷直流電機矢量控制系統(tǒng)”，電子與封裝.，2020 年09期，第29-34頁中記載將矢量控制直接應(yīng)用到直流無刷電機上，并記載了傳統(tǒng)的直流無刷電機矢量控制模型為(與正弦波永磁同步電機在矢量控制下的電機微分方程相同):
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