随着永磁同步电机的不断发展,其控制技术受到了广泛的关注。目前,永磁同步电机典型的控制技术与异步电机相似,如恒压频比控制、矢量控制和直接转矩控制等。
1、恒压频比控制
恒压频比控制(又称恒磁链控制法)是通过改变电源的频率来控制电机的速度,并保持电机的磁链轨迹按要求变化,即当电机的速度发生变化(电源电压的频率变化)时,电机的供电电压按一定的规律调整。在基频以下,为了保持气隙磁通不变,对定子端电压和定子供电频率始终保持和谐控制,两者之比恒定,称为恒压频比控制。在低频时,定子压降应通过提高电机的供电电压来补偿。
该控制方法具有结构简单、实现成本低的优点,但这种控制方法不能完成转矩的瞬时控制,以保证电机的动态响应,而且在低频时,电机的转矩输出往往不足,因此,选择这种控制方法的电机一般用于纺织工业、空气压缩机、大功率离心风机、水泵、水泥回转窑等动力功能不高的场合。
2、矢量控制
矢量控制可根据不同的**磁场分为基于转子磁场的矢量控制、基于气隙磁场的矢量控制和基于定子磁场的矢量控制,其中,由于后两种**方法不能完全解耦电机的交流和直流轴向电流,因此基于转子磁场的矢量控制是目前应用最广泛的两种方法。
矢量控制理论上解决了电机控制中的非线性和强偶然性问题,完成了交流电机的高性能控制,使交流伺服驱动逐渐取代直流伺服驱动和发动机驱动,成为主流驱动系统,目前国际上对矢量控制的研究已经非常成熟,开发的产品已广泛应用于各个工业领域。
3、直接转矩控制
直接转矩控制是变频器控制三相电机转矩的一种方法。这种方法是根据被测电机电压和电流来计算电机磁链和转矩的估计值,在控制了转矩后,电机的速度也可以被控制。直接转矩控制是ABB公司在欧洲的专利。
在直接转矩控制中,通过定子磁导的估计和电流矢量的被测内积来估计定子电压的积分,与参考值相比,当磁链、转矩和参考值的误差超过允许值时,变频器中的功率晶体就会发生开关,从而使磁链或转矩的误差尽快减小。因此,直接转矩控制也可以看作是一种滞后或继电控制。
PID控制一般用于永磁同步电机控制系统的控制器中,PID控制具有结构简单、调节方便、可靠性高等特点,且控制算法不依赖于被控对象的数学模型。然而,永磁同步电机是一个强耦合的非线性系统,单纯依靠简单的PID控制,很难实现电机的高性能。因此,为了改善电机的静、动态特性,保证电机的高效**运行,国内外许多专家学者将滑液控制、自适应控制、模糊控制、甚至神经网络控制与传统矢量控制和直接转矩控制相结合,以达到电机突出的运行目标。