[Investigación de simulación sobre el control directo del par de un motor síncrono de imán permanente] Motor síncrono de imán permanente
Palabras clave: control de par directo del motor síncrono de imán permanente del vehículo eléctrico DSP
[Número de clasificación de la biblioteca china] TM341 [Código de identificación del documento] A [Número de documento] 1007-9416 (2010)02 -0123-02.
1 Introducción
El sistema de accionamiento del motor del vehículo eléctrico debe tener la mayor densidad de par posible, buena capacidad de control del par, alta confiabilidad y alta eficiencia dentro de un amplio rango de velocidades. [1-2] El motor síncrono de imán permanente (PMSM) es de tamaño pequeño, liviano, de alta eficiencia y tiene un amplio rango de velocidades. Es especialmente adecuado para sistemas giratorios como vehículos eléctricos. El principio del método de control de par directo es simple, el algoritmo del software DSP es simple, la respuesta dinámica de velocidad es rápida y hay pocos sensores. Por lo tanto, tiene un gran valor práctico en los sistemas de control de conducción de vehículos eléctricos.
Principio del control de par directo de un motor síncrono de imán permanente
2.1 Base teórica
La base teórica del PMSM DTC es que el par del motor y el ángulo de par cambian en la misma dirección En el caso de, al mantener la amplitud del flujo del motor sin cambios y controlar el ángulo entre el flujo del estator y el rotor para controlar el par del motor, se puede obtener una respuesta rápida del par cambiando rápidamente el ángulo del par.
2.2 División del enlace de flujo y determinación de la tabla de vectores de voltaje de conmutación
Modelo de enlace de flujo de un motor síncrono de imán permanente en un sistema de coordenadas estacionario:
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En el intervalo de tiempo Δt cuando actúa el vector espacial, su vector integral se puede describir como:
Cuando el voltaje de entrada es un vector distinto de cero y la influencia del voltaje de resistencia del estator Si se ignora la caída, el estator magnético El paso se moverá en la dirección del vector de voltaje espacial de entrada a una velocidad proporcional al voltaje de entrada. Para mantener constante la amplitud del flujo magnético, el vector de voltaje espacial se puede seleccionar apropiadamente de acuerdo con la magnitud de la desviación del flujo magnético y la dirección específica del flujo magnético para lograr el propósito de controlar el flujo magnético. Los seis vectores de movimiento del inversor están separados por 60 grados y el espacio generalmente se divide en seis áreas, representadas por (I = 1 ~ 6) respectivamente. Diferentes áreas utilizan diferentes vectores de voltaje para aumentar o disminuir el enlace de flujo. El aumento o disminución del par depende del control del ángulo de carga δ y, en consecuencia, se utilizan diferentes vectores de voltaje para aumentar o disminuir δ. Con base en el análisis anterior, se puede obtener la tabla 1 del vector de voltaje de conmutación.
2.3 Proceso de control del sistema de control de par directo de motor síncrono de imanes permanentes
Para la salida de corriente trifásica por parte del inversor, se obtiene mediante transformación 3/2, la cual se puede obtener del inversor Se obtiene la relación entre el estado de conmutación y la tensión CC. Las componentes del varillaje de flujo en el sistema de coordenadas α β se obtienen a través del modelo de varillaje de flujo del estator, y luego se calcula el ángulo de carga para determinar el sector donde se ubica el varillaje de flujo. Según esto, se puede calcular el tamaño del enlace magnético. Luego, combinado con la señal de error de par de flujo del sector donde se encuentra el enlace de flujo y la tabla de vectores de voltaje de conmutación, se selecciona razonablemente el vector de conmutación para determinar el estado de conmutación del inversor.
3 Diseño del sistema de control
El DSP56F807 de Freescale es muy adecuado para el control de motores. Combina las características de velocidad rápida de operación de datos del DSP y la fuerte capacidad de control de un microordenador de un solo chip, por lo que. utilizar el espacio de voltaje El control vectorial PWM es el núcleo y se utiliza para diseñar el sistema de control general. El módulo de entrada de señal proporcionado se describe a continuación:
3.1 Entrada de marcha
Las seis marchas necesarias para el funcionamiento del variador se simulan conmutando el puerto de E/S del DSP. El puerto de E/S está conectado al pin de interrupción externo del DSP a través de una puerta OR y se activa una interrupción cuando cambia el nivel de marcha. En el programa de interrupción, el engranaje de entrada se determina consultando el estado del puerto de E/S y se realiza la operación correspondiente.
3.2 Entrada del acelerador
Al conducir, el conductor controla los cambios en el par de salida del motor a través de cambios en el acelerador, logrando así el arranque y la aceleración del vehículo. Aquí, se utiliza un potenciómetro giratorio para simular una entrada de par determinada.
Además, el módulo de respuesta a interrupciones PWM incluye conversión A/D, cálculo de flujo del estator, estimación de velocidad, cálculo de par e implementación de PWM. Lo más importante en el módulo de interrupción es la implementación de PWM.
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4 Simulación experimental y análisis de resultados (Figura 1)
Utilice MATLAB/Simulink para simular el sistema de control de par directo del motor síncrono de imán permanente. Los parámetros del motor utilizados en la simulación son: potencia nominal = 800 W, = 0,06533 WB, = 3000 r/min, RS = 0,4, corriente de fase nominal = 4,6 A, par de polos P = 4, momento de inercia J = 0,00013. Parámetros de simulación: tiempo muerto Td=5, tiempo de muestreo 100. Forma de onda de salida actual f=33Hz. La curva de respuesta de velocidad se muestra en la Figura 2.
Se puede ver en los resultados de la simulación experimental que este método de control tiene las ventajas de un principio simple, una respuesta dinámica rápida y menos sensores. Un buen rendimiento energético es muy necesario para mejorar el rendimiento energético de los vehículos eléctricos. En general, el sistema de control de par directo del motor síncrono de imán permanente basado en DSP56F807 básicamente cumple con los requisitos de conducción de los vehículos eléctricos.
[Referencias]
[1] Kashima S. Situación actual y futuro del vehículo eléctrico compartido en Japón. Conferencia de Electrónica Vehicular IEEE, 2001, 9-149.
[2] Chan C C. Situación actual de los vehículos eléctricos y vehículos híbridos. IEEE.2002, Actas de la 90ª Conferencia Anual, 90(2):247-275.
Su Li. Control directo de par de motores asíncronos [M]. Beijing: Machinery Industry Press, 1994.
Ruan Hu. Investigación sobre sistema de control de motores síncronos de imanes permanentes basado en DSP. Tesis de maestría. Universidad Tecnológica de Wuhan, 2007.5.
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