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淺析交流伺服電機矢量控制技術
發布時間:2021-01-15
從AC Motor的電流采樣得到三相交流數值,通過Clark變換成二相坐标(αβ),再利用Park變換把靜止的αβ坐标換成旋轉的dq坐标,形成反饋值,與dq的指令值進行演算。
通過PI控制器的演算結果,我們可以得到dq兩相的電壓指令值,把旋轉坐标的dq指令值通過逆Park變換,得到靜止坐标的αβ,再通過逆Clark變換得到三相的電壓驅動指令,控制SVPWM的輸出。
另外,d軸對應勵磁所産生的轉矩,q軸對應磁石所産生的轉矩。在SPM電機的控制時我們可以讓d軸的指令值為0。但在IPM電機控制時,d軸和q軸都要利用,所以在速度環需要有兩個指令的輸出。
下面以正向Clark變換和Park變換,來計算如何進行坐标變換的:
Clark變換
我們設定U和α軸一緻,并假設k為三相與二相的矢量振幅比系數。通過上面圖示我們可以得到:
α=k{U-1/2V-1/2W}
β=k{sqrt(3)/2V-sqrt(3)/2W}
由于三相平衡,我們可以有:
U+V+W=0
α=U
帶入上式可以得到:k=2/3
所以β=1/sqrt(3)*(V-W)=1/sqrt(3)*(U+2V)
Park變換
我們假設αβ軸與dq軸之間有着θ的角度,把αβ分解到dq軸上,再利用三角公式可以得到:
d=αcosθ+βsinθ
q=-αsinθ+βcosθ
旋轉坐标與靜止坐标的逆變換同上述一樣,這裡就省略了。
上面我們聊了坐标變換與矢量控制結構,矢量控制的目的是控制伺服的同時,使電流與電壓的位相一緻進而提高電力效率和電機轉矩的效率。下面我們再來了解下包括矢量控制在内的伺服控制結構。
上述結構可以簡化為以下:位置控制環,速度控制環,矢量(電流)控制環。
淺析了交流電機的矢量控制,實際利用變頻器的交流電機控制中,由于外亂,溫度,高頻等等因素的影響,使得電機控制算法越來越複雜,精度越來越高,但我們隻要掌握了上述***基本的方法,有助于理解其他發展算法。
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