永磁无刷直流电机矢量控制—答辩演示幻灯片

5
P=3
(3)
U7
U3
111
U0
(1)
000
U4 α
011
vb
4
100
vc 2
量A、B、C（取值1或0）的值由上面的式子值的符号决定。 逻辑变量真值判别具体如下：若va>0时，A=1，反之为0； 若vb>0时，B=1，反之为0；若vc>0，C=1，反之为0。 根据这三个标量的正负可以判定给定电压矢量的扇区编号P 值，此处得到的P值并不是真正的扇区号，真正的对应关系 如表所示。
Ud/3
11
0
Ud/3
11
1
0
UB 0
-Ud/3 2Ud/3 Ud/3 -Ud/3 -2Ud/3 Ud/3
0
UC 0
2Ud/3 -Ud/3 Ud/3 -Ud/3 Ud/3 -2Ud/3
0
空间电压 矢量
0
2 3
Ud
e
j
4
/3
2 3
Ud
e
j
2
/3
2 3
U
d
e
j
2 3
U
d
e
j0
2 3Ud
e
j5
/3
2 3
Ud
0 R
00.iibaddtLLM s
LM Ls
LMia ea LM.ibeb
uc 0 0 Ric LM LM Lsic ec
ea
=
d
pm
dt
(
)
pm()Npm()N2B(x)Sdx 2
坐标变换
4
ud
Rid
Ldid dt
23cosrmB(2)sin(6)rmB(6)sin(6)rmB(56)
uq
e
j
/3
0
矢量符号
U0 U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7
6
直接根据求得的两相静止坐标系上分量、经Clarke逆变换可
得Ua、Ub、Uc，但无法由这些量准确判断任意合成电压矢
va Re ua*ej/2 Usref
vb
Re
ua*ae j /2
1( 2
Βιβλιοθήκη Baidu
3Usref Usref )
量所处扇区。现将原绕组轴线方向逆时针旋转90电角度，用 单位向量、、表示旋转后所得到的法矢量。三个法矢量构成 了一个新的对称三相轴线，va、vb和vc，如图所示。然后根 据电压空间矢量在法矢量上投影的正负可以判断该电压空间
2
一、课题领域介绍、研究目的和意义
国内、外相关科研单位及企业对应用于电动车领域的永磁 无刷直流电机驱动控制技术进行了深入的研究，在传统方 波控制技术中加入改进的PI调节控制、模糊控制及滑模变 结构控制等先进技术，以逐力改善速度响应、带载运行稳 定性、转矩波动和静音等方面的效果。中国轻型电动车产 销量已经占到全球的90%以上，中国已经成为全球最大的 轻型电动车生产国、消费国和出口国。随着市场对舒适性、 运行平滑性、超静音等方面的高要求，各大方案商的工程 师们开始研究所谓的永磁无刷直流电机正弦波控制技术， 而这其实就是本文所要研究的基于转子磁场定向(FOC)的 矢量控制技术。
江苏大学硕士学位论文答辩
电动车用永磁无刷直流电机 矢量控制技术研究
专业: 电力电子与电力传动
姓名:
耿田军
导师：
贾洪平
江苏大学电气信息工程学院 2014年6月
1
内容提要
一、课题领域介绍、研究目的和意义 二、系统数学模型建立和矢量控制理论分析 三、相电流重构及低调制区移相技术分析 四、系统硬件设计 五、系统软件设计 六、实验结果分析 七、总结与展望
vc Re ua*a2ej/2
1( 2
3Usref
Usref )
矢量所处扇区号 。注：方程式其实就是Clarke逆变换，只不 过将α、β轴分量调换了位置。其中为原绕组A相轴线上的单
位向量，a为旋转因子。
设新构建的轴线坐标系上扇区号P=A+2B+4C，其中逻辑变
U2
β
U6
010
110
1
(2)
va
0 1 0 -Ud/3
0 1 1 -2Ud/3
1 0 0 2Ud/3
1 01
Ud/3
11 0
Ud/3
11 1
0
UB
UC
UAB UBC UCA
Uα
Uβ 矢量符号
0
0
0
0
0
0
0
U0
-Ud/3
2Ud/3
0
-Ud
Ud
1
U 6
d
1
U 2
d
U1
2Ud/3
-Ud/3
-Ud
Ud
0
1
U 6
d
1U 2
d
U2
Ud/3
Ud/3
Riq
Ldiq dt
23sinrmB(2)sin(3)rmB(6)sin(3)rmB(56)
Tepm[cosB(2)sin(6)B(6)sin(6)B(56 )]id pm[sinB(2)sin(3)B(6)sin(3)B(56 )]iq
2、坐标变换
b ib
B
ic
C
c
ω1
F
A
ia a
β
β iβ
ω1 F
全面提高电动车用永磁无刷直流电机在行驶平滑性、噪音 及效率等方面的性能，而这些性能是传统方波驱动技术所 无法解决的。
3
二、系统数学模型建立和矢量控制理论分析
1、两相旋转坐标系上的数学模型
•d
ωr N
θ
a
S
2
B
Bm N
•0
X
θ
A相轴线
S
2
A
3 2x
A (a)转子位置
2 (b)磁通分布
2
ua R ub0
-Ud
0
Ud
2U 3
d
0
U3
-Ud/3
-Ud/3
Ud
0
-Ud
2
U 3
d
0
U4
-2Ud/3
Ud/3
Ud
-Ud
0
1U 6
d
1
U 2
d
U5
Ud/3
-2Ud/3
0
Ud
-Ud
1
U 6
d
1
U 2
d
U6
0
0
0
0
0
0
0
U7
Sa
Sb
Sc
UA
0
01
0
01
0
-Ud/3
0
1
0
-Ud/3
0
1
1
-2Ud/3
1
00
2Ud/3
1
01
2 3
0 1
1 2 3 2 1
1 2
3 2 1
U U U
A B C
2
2
2
Uout 2 3(UAUBej2/3UCej4/3)
U2
β
U6
010
110
b
U3
U7 111
U0
000 a
U4 α
011
100
c
U1
U5
001
101
Sa Sb Sc UA
0 01
0
0 01
-Ud/3
α
iα
α
q F
ω1
iq q
d
d
id
1
i
i
0
2
3
0 1
1 2 3 2 1
1 2
3 2 1
ia
i
b
ic
2 2 2
iidqcsoisn
sini cosi
5
3、SVPWM
UA UB
1 3Ud
2 1
1 2
1Sa
1Sb
UC
1 1 2Sc
1
U U 0
U4
U s ref tan(60 )
U s ref
T6 T
U6
c o s(3 0 )
T4
T 2U d (3U sref 3U s ref
(4)
(6)
P
3
1
5
4
6
2
6
(5)
U1
U5
001
101
实际扇区号 1
2
3
4
5
6
t1
-Z
Z
X
-X
-Y
Y
t2
X
Y
-Y
Z
-Z
-X
7
β U6
U s ref
U sref
T6 T
U
6
θ
60°
T4 T
U4
U s ref
U4
α
T T4 T6 T0
U
sref
T4 U T
4
T6 T
U
6
U
s ref
T4 T