改進永磁同步電機轉矩控制精度的措施

相反，如果相電流足夠大，上側電容將在下側晶體管導通前充至直流源電壓udc，如圖11的右側圖所示。

陰影處所示的電壓時間面積經周期時間tcycle的均分后，最終將導致電壓偏差的產生，如公式（6）所示：



也即，較小相電流的情況下電壓偏差是與電流成正比，而較大相電流的情況下，電壓偏差與相電流成反比。

好在公式（6）中的電壓誤差模型可以通過近似處理，使其對大小電流都通用。如公式（7）所示，使用u0，i0構成的雙參數(shù)雙曲線模型進行近似處理：



當電機d軸轉至電氣位置的0°、120°和240°時，式中的兩個參數(shù)u0，i0可以自動確定。這樣，一個時變的電流將加在d軸上。去掉電阻上的壓降后即可最終得到相電壓偏差特性，同時兩個參數(shù)也可通過最小二乘法估算得到。電壓偏差對于三相來說幾乎是相同的，所以只需確定一相即可。但是在實際正常的運行中，每相電壓都需要添加公式（7）中所示的誤差電壓來進行補償。

通過第四部分對在線自適應策略的討論我們知道，這種電壓補償對于控制轉矩精度是不可缺少的，尤其在低速和重載的情況下。對于在第三部分中討論的kt（iq）多項式策略，電壓補償同樣是有益的，但只在辨識過程中需要，在正常運行中并不需要。

結 語

本文介紹了三種不同的提高永磁同步電機靜態(tài)轉矩精度的策略。通過比較實際運行電機與數(shù)據(jù)手冊上的數(shù)值對每種策略的優(yōu)點進行了評估。

在電機轉速和轉矩不超過額定值，電機轉子的溫度變化被控制到最小，并有充分的電機模式預辨識的情況下，當達到額定轉矩時，偏差可以控制在2%以內。作者建議在任何情況下都要進行電機參數(shù)辨識，不能依賴數(shù)據(jù)手冊上所提供的數(shù)值。

當出現(xiàn)過載運行時，鐵心飽和可能會導致不可接受的轉矩精度偏差。尤其是專門為高性能機床主軸設計的轉矩前饋也會因為鐵心飽和而失效。使用kt（iq）多項式離線自適應策略配合之前確定的電機參數(shù)可以彌補這一缺陷，并且將轉矩精度控制在額定轉矩的±3%的范圍內。但是要注意的是，實現(xiàn)這種有效控制的前提是電樞溫度在電機參數(shù)辨識后不能有很明顯的變化。

如果電機溫升不能忽略或者公式（1）中所示的磁阻轉矩常數(shù)不準確，則需要使用在線自適應技術。這一策略只能用在有足夠轉速以產生可測相電壓的情況下使用。同時，需要知道相電壓精確值，而這時很有必要采取進一步測量彌補逆變器的電壓偏差。具備這種特征的典型電器有絞車，其需要轉軸持續(xù)工作在額定功率附近。除此之外，主軸工作在去磁范圍的永磁同步機床也是在線自適應控制策略的潛在適用對象。

文中討論的每種策略都有其自身優(yōu)點和特殊的適用范圍，所以無法推薦一個普適性的方法來提高轉矩精度。