foc 相关算法
MTPA
为什么要用 MTPA
当电机采用 id=0 的控制策略,这种控制方法忽略了磁阻转矩的作用,电磁转钜方程如下:
转矩分为永磁转矩 Tr 和磁阻转矩 Tm,而 id=0 只剩下 Tr。这会导致电流的利用率不高,系统的效率降低。所以 id=0 的控制比较适用于隐极式电机(Ld=Lq),而对于凸极式电机并不最优,所以需要重新考虑控制策略。
推导过程
电动机电压方程:
那么电动机消耗对有功功率为:
将电动机方程代入功率方程得:
电动机的有功功率一部分消耗在绕阻电阻上发热,另一部分用于输出机械功率:
电动机的机械功率为:
机械转速与电频率之间的关系为:
所以:
得到电磁转钜公式:
如果绕阻中电流峰值是 I_s
当输出电磁转钜一定时:
联立上两式得:
上式可以看作是一个关于
整理得:
求解
如果
弱磁控制
简介
弱磁控制的这个思想源还是来自他励直流电动机的调磁控制。当他励直流电动机端电压达到最大电压时,只能通过调节电机的励磁电流,进而改变励磁磁通,在保证输出电压最大值不变的条件下,使电机能恒功率运行于更高的转速。也就是说,他励直流电动机可以通过降低励磁电流达到弱磁扩速的目的。对于 PMSM 而言,励磁磁动势因永磁体产生而无法调节,只能通过调节定子电流,即增加定子直轴去磁电流分量来维持高速运行时电压的平衡。达到弱磁扩速的目的。
推导
很多应用需要马达工作在高于额定速度的范围内,这里就需要弱磁控制来实现,电流的电压约束条件如下:
电流幅值约束条件:
MTPA 下有
其中:
弱磁情况下有
电流前馈
前馈理论
前馈控制是按照扰动量进行补偿都开环控制,当系统出现扰动时,按照扰动量当大小直接产生矫正作用。 前馈控制结构图如下:
图中
若使前馈控制作用完全补偿扰动作用,则应使
所以前馈控制器的传递函数为:
在实际应用中。因为前馈控制为一个开环系统。因此常常采用反馈+前馈的复合控制方式。
电机控制中的前馈控制
参考文献
《2.ST MC SDK 5.x 矢量控制理论基础》
永磁同步电机也能弱磁调速
永磁同步电机弱磁控制
永磁同步电机-弱磁