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浅谈永磁同步电动机的四种控制方式

1.恒压频比开环控制(VVVF):

VVVF控制方式使用电压和频率作为控制变量。控制系统将参考电压和频率输入到调制器中,然后逆变器产生正弦电压,施加在电动机的定子绕组上,以维持指定电压和频率下的运行。这种方式使电机的供电电压基波随速度指令成比例线性增加,保持定子磁通近似恒定。尽管VVVF控制策略简单易实现,但无法实时捕捉电动机状态,因此无法精确控制电磁转矩,也在突加负载或速度指令时容易失步,且动态响应较慢。通常只用于一般调速性能要求的通用变频器上。

2.矢量控制:

矢量控制基于转子磁链旋转空间矢量,将定子电流分解成与磁链同方向的励磁分量和与磁链正交的转矩分量,并分别控制它们,以获得类似直流电动机的动态特性。这种控制结构简单,易于实现,已广泛应用于调速系统中。其中,id=0控制是主要的矢量控制方式,还有最大转矩/电流比控制和弱磁控制等。

3.直接转矩控制:

直接转矩控制采用空间电压矢量分析,在定子坐标系上直接计算和控制电机的转矩。这种控制利用定子磁场定向和逆变器的开关状态,使电机具有最佳控制。选择适当的电压空间矢量可以使磁链的运动轨迹近似为圆形,以最大程度改变转矩。这种控制方式重要的是电压空间矢量的选择。

4.智能控制:

为提高永磁同步电动机的控制性能和精度,采用了模糊控制、神经网络控制等智能控制方法。在多环控制结构中,智能控制器作为最外环,负责速度控制,而内环则使用传统的PI控制、直接转矩控制等方法进行电流和转矩控制。智能控制方法与传统方法结合,以充分利用各自的优势,使系统性能最优化。

总结:在永磁同步电机系统中选择控制时,要结合现场使用环境选择相应的控制方法,必须将现场情况和控制方式结合起来,才能使系统的性能达到最优。

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