同步电机主要控制方法（含SynRM与PMSM）

一、矢量控制

1.最大转矩/电流比控制——MTPA

这是在定子电流最优控制问题在恒转矩控制下提出的控制方法。
已知PMSM转矩方程为Te=p[Ψfiq+(Ld−Lq)idiq]T_e=p[\Psi_fi_q+(L_d-L_q)i_di_q]Te=p[Ψfiq+(Ld−Lq)idiq]，可以转换成将电感值进行标幺值变换可得转矩方程形式为Te=p[e0issin⁡β+12(1−ρ)xdis2sin⁡2β]，βT_e=p[e_0i_s\sin\beta+\frac{1}{2}(1-\rho)x_di_s^2\sin2\beta]，\betaTe=p[e0issinβ+21(1−ρ)xdis2sin2β]，β为定子电流矢量角。
对上式求极小值，即∂Te∂is=0，\frac{\partial T_e}{\partial i_s}=0，∂is∂Te=0，可得β=π2+arcsin⁡[−e0+e02+8(ρ−1)2xd2is24(ρ−1)xdis]。\beta=\frac{\pi}{2}+\arcsin[\frac{-e_0+\sqrt{e_0^2+8(\rho-1)^2x_d^2i_s^2}}{4(\rho-1)x_di_s}]。β=2π+arcsin[4(ρ−1)xdis−e0+e02+8(ρ−1)2xd2is2]。
由于受到电流极限圆的限制，即id2+iq2⩽ismax2i_d^2+i_q^2\leqslant i_{smax}^2id2+iq2⩽ismax2，所以在电流极限圆内的最大转矩/电流比轨迹部分便是矢量控制过程中的变化。
如图所示

其中的最大转矩/电流比轨迹的生成过程

对于虚线部分为定子电流矢量轨迹，推导过程如下，
Te=p[Ψfiq+(Ld−Lq)idiq]，T_e=p[\Psi_fi_q+(L_d-L_q)i_di_q]，Te=p[Ψfiq+(Ld−Lq)idiq]，标幺值形式可推导为{Ten=iqn(1−idn);ib=ΨfLq−Ld;iqn=iqib;idn=idib;Teb=pΨfib;，\begin{cases}T_{en}=i_{qn}(1-i_{dn});\\i_b=\frac{\Psi_f}{L_q-L_d};\\i_{qn}=\frac{i_q}{i_b};\\i_{dn}=\frac{i_d}{i_b};\\T_{eb}=p\Psi_fi_b;\end{cases}，⎩⎨⎧Ten=iqn(1−idn);ib=Lq−LdΨf;iqn=ibiq;idn=ibid;Teb=pΨfib;，求极值可得
{Ten=idn(idn−1)3Ten=iqn2(1+1+4iqn2)，\begin{cases}T_{en}=\sqrt{i_{dn}(i_{dn}-1)^3}\\T_{en}=\frac{i_{qn}}{2}(1+\sqrt{1+4i_{qn}^2})\end{cases}，{Ten=idn(idn−1)3Ten=2iqn(1+1+4iqn2)，可得虚线部分，二象限为驱动部分，三象限为制动部分。
为了得到最大转矩/电流比，即Teis，\frac{T_e}{i_s}，isTe，需要确保在恒转矩时定子电流最小，所以在虚线部分取定子电流is2=id2+iq2i_s^2=i_d^2+i_q^2is2=id2+iq2最小的点，可以连成实线部分——最大转矩/电流比轨迹，同理最大功率输出控制。

MTPA是效率最高的一种控制方式

2.最大功率输出控制

Te=p[e0issin⁡β+12(1−ρ)xdis2sin⁡2β]，Pe=ωrTep=ωr[e0issin⁡β+12(1−ρ)xdis2sin⁡2β]T_e=p[e_0i_s\sin\beta+\frac{1}{2}(1-\rho)x_di_s^2\sin2\beta]，P_e=\frac{\omega_rT_e}{p}=\omega_r[e_0i_s\sin\beta+\frac{1}{2}(1-\rho)x_di_s^2\sin2\beta]Te=p[e0issinβ+21(1−ρ)xdis2sin2β]，Pe=pωrTe=ωr[e0issinβ+21(1−ρ)xdis2sin2β]
在电压极限椭圆和电流极限圆的限制下，电压极限椭圆为(e0+xdid)2+(ρxqiq)2=(∣uS∣ωr)2(e_0+x_di_d)^2+(\rho x_qi_q)^2=(\frac{|u_S|}{\omega_r})^2(e0+xdid)2+(ρxqiq)2=(ωr∣uS∣)2得到相应工作点。

3.最大功率因数控制——MPFC

由于使用高功率因数，可以实现低成本高效率控制。功率因数角为定子电压与定子电流的夹角，cos⁡ψ=Ld−LqLd2sin⁡β+Lq2cos⁡β，\cos\psi=\frac{L_d-L_q}{\sqrt{\frac{L_d^2}{\sin\beta}}+\frac{L_q^2}{\cos\beta}}，cosψ=sinβLd2+cosβLq2Ld−Lq，最终可以转换成定子电流矢量角β=tan⁡−1ξ,ξ=LdLq,ξ\beta=\tan^{-1}\sqrt{\xi},\xi=\frac{L_d}{L_q},\xiβ=tan−1ξ,ξ=LqLd,ξ为电机凸极率。
关注理想最高功率因数PFmax=ξ−1ξ+1。PF_{max}=\frac{\xi-1}{\xi+1}。PFmax=ξ+1ξ−1。

4.最大转矩变化率控制——MRCTC

关注动态转矩，使得电机电磁转矩快速响应外界负载的变化。
∂Te/∂β=0→β=tan⁡−1ξ,ξ=LdLq。\partial T_e/\partial\beta=0\to\beta=\tan^{-1}\xi,\xi=\frac{L_d}{L_q}。∂Te/∂β=0→β=tan−1ξ,ξ=LqLd。

二、弱磁控制

弱磁控制是为了解决电流调节器饱和限制了速度范围，当电机运行到电压极限椭圆处，电流调节器已处于饱和状态，即控制系统丧失了对定子电流的控制能力。
所以应减小iqi_qiq增大idi_did使isi_sis向左偏向，从而使∣us∣|u_s|∣us∣减小，使进入电压极限椭圆内而脱离饱和状态，从而恢复定子电流的控制功能，最终使得转子速度范围得以扩展。

补充

反向idi_did有去磁作用，即增大idi_did便是增强弱磁功能。

三、直接转矩控制

对在定子坐标系下的磁链转矩公式，直接对定子磁通和转矩进行控制（一般是滞环比较控制），且直接转矩控制不包含电流环，不需要进行复杂的坐标变换，对电机参数依赖较小。

PMSM学习（4）——控制方式总结相关推荐

router vue 回到顶部_小猿圈HTML5学习之基于iview的router常用控制方式
对于互联网发展的今天,IT行业慢慢变成大多数年轻人发展的目标,不仅前景好,薪资也是越来越高的,而web前端是行业中需要的技术,也促进了大多数朋友在学习html5,今天小猿圈讲师给你分享基于iview的 ...
迭代学习控制方式Simulink建模与仿真
1 什么是迭代学习控制迭代学习控制(iterative learning control,简称ILC)由Uchiyama于1978年首先提出,不过因为论文由日文撰写,影响不是很大.1984年,Ari ...
【学习笔记】第五章——I/O（设备分类、控制方式、软件层次结构、假脱机、缓冲）
文章目录一. 设备分类与控制方式 1)设备分类 2)控制方式 1. 程序直接控制方式 2. 中断驱动方式 3. DMA 方式 4. 通道控制方式总结二. 软件层次结构与假脱机 1)软件层次结构 ...
电机控制方式以及驱动选型学习
一.电机控制方式 1.H桥控制. Q1和Q2不能同时导通,同时导通就是正负极短路,需要做互补输出(带死区). 2.集成MOS控制. G1和G2不能同时导通,同时导通就是正负极短路,需要做互补输出(带死 ...
小猫爪：PMSM之FOC控制09-滑膜状态观测器解析
小猫爪:PMSM之FOC控制09-滑膜状态观测器解析 1 前言 2 SMO原理 2.1 修正方式 2.2 反馈方式 END 1 前言在前面的一章里引入了状态观测器,下面就介绍一下可以算是在FOC ...
爆破专栏丨Spring Security系列教程之Spring Security的四种权限控制方式
原创:一一哥前言: 在前面的章节中,一一哥已经给大家介绍了Spring Security的很多功能,在这些众多功能中,我们知道其核心功能其实就是认证+授权. 在前面我们分别基于内存模型.基于默认的 ...
控制cpu_I/O控制器及控制方式，了解一下
1.什么是I/O控制器由于CPU无法直接控制I/O设备的机械部件,因此I/O设备还要有个电子部件作为CPU和I/O设备机械部件之间的"中介",用于实现CPU对设备的控制,这个电子 ...
I/O控制方式——轮询，中断，DMA，通道
转载自https://www.cnblogs.com/niuyourou/p/12588407.html 作为个人学习使用,如果侵权请联系我删除 I/O 设备是计算机的重要组成部分,介于处理器与 I/ ...
【重磅推荐: 强化学习课程】清华大学李升波老师《强化学习与控制》
深度强化学习实验室官网:http://www.neurondance.com/ 论坛:http://deeprl.neurondance.com/ 编辑:DeepRL <强化学习与控制> ...

PMSM学习（4）——控制方式总结