經(jīng)濟(jì)高效的矢量控制驅(qū)動(上)

　　要把電流分解為生成磁通的部分和生成扭矩的部分(isd、isq)，我們需要知道電機(jī)磁通的位置。這需要與轉(zhuǎn)子連接的速度或位置傳感器傳感準(zhǔn)確的速度信息。增量編碼器或解析器被作為矢量控制驅(qū)動的位置傳導(dǎo)器使用。在成本敏感的應(yīng)用中(如洗衣機(jī))，測速發(fā)電機(jī)被廣泛采用。然而在有些應(yīng)用中，并不需要使用速度/位置傳感器。目的并不是直接測量速度/位置，而是采用某些間接方法，估算轉(zhuǎn)子位置。那些沒有采用速度傳感器的算法被稱為“無傳感器控制”。

　　矢量控制算法描述

　　已實(shí)施的控制算法的概述框圖請見圖3。與其他面向矢量控制的方法一樣，它能夠分別控制感應(yīng)電機(jī)的勵(lì)磁和扭矩?？刂频哪康氖菫榱苏{(diào)節(jié)電機(jī)速度，速度命令值由高級控制進(jìn)行設(shè)置。該算法在兩條控制回路中實(shí)施，快速內(nèi)部控制回路實(shí)施采用125 μs周期，慢速外部控制回路的實(shí)施采用1毫秒周期。

　　為了實(shí)現(xiàn)感應(yīng)電機(jī)控制，該算法使用一組饋入信號?；攫伻胄盘柺荄C總線電壓、三相定子電流，它們是從DC總線電流和電機(jī)速度重構(gòu)而來。為了實(shí)現(xiàn)正確操作，控制結(jié)構(gòu)要求電機(jī)軸上有速度傳感器。在提供算法的情況下，使用增量編碼器。

　　圖3 控制算法框圖

　　快速控制回路實(shí)施兩個(gè)獨(dú)立電流控制回路，它們是直軸和正交軸電流(isd、isq)PI控制器。直軸電流(isd)用于控制轉(zhuǎn)子磁通，正交軸電流(isq)對應(yīng)電機(jī)扭矩。電流PI控制器的輸出用去藕定子電壓的相應(yīng)d和q軸部分進(jìn)行匯總，這樣我們就獲得了應(yīng)用于電機(jī)的定子電壓的理想空間矢量?？焖倏刂苹芈穲?zhí)行所有必要任務(wù)，支持定子電流部分的獨(dú)立控制。這些功能模塊包括：

• 三相電流重構(gòu);
• 前向Clark轉(zhuǎn)換;
• 前向和后向Park轉(zhuǎn)換;
• 轉(zhuǎn)子磁化通量位置估算;
• DC總線電壓波動消除;
• 空間矢量調(diào)制(SVM)。

　　慢速控制回路執(zhí)行速度和磁場弱化控制器和低優(yōu)先級控制任務(wù)。PI速度控制器輸出為生成定子電流的正交軸分量(isq)的扭矩設(shè)置參考。生成定子電流的直軸分量(isd)的磁通參考由磁場弱化控制器設(shè)置。自適應(yīng)電路糾正轉(zhuǎn)子時(shí)間常量，最大限度地減少轉(zhuǎn)子磁通位置估算的錯(cuò)誤。