由于混合永磁記憶電機（HPMMM）永磁體在線充磁與去磁時轉(zhuǎn)子磁鏈定向難度大,針對HPMMM永磁體在線調(diào)磁時磁鏈觀測精度不高的問題,提出了一種基于全階狀態(tài)滑模觀測器的混合磁鏈觀測方法。該方法采用全階磁鏈觀測器并結(jié)合滑模反饋部分保證電流觀測值收斂于真實值,同時對HPMMM定子電流與轉(zhuǎn)子磁鏈實時觀測,進而獲得更高精度的轉(zhuǎn)子磁鏈觀測。全階狀態(tài)滑膜觀測器應用于HPMMM矢量控制策略中,優(yōu)化了系統(tǒng)整體控制復雜程度。最后通過仿真對比分析,相比傳統(tǒng)永磁同步電機而言, HPMMM調(diào)速范圍更寬,交直軸電流波動較小,收斂于實際磁鏈速度更快,表明該方法能進一步提高交流脈沖對HPMMM充磁和去磁時磁場定向的準確性,增加系統(tǒng)參數(shù)魯棒性、穩(wěn)定性。 

【文章來源】：水下無人系統(tǒng)學報. 2020,28(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

HPMMM結(jié)構(gòu)Fig.1StructureofHPMMM

2020年4月水下無人系統(tǒng)學報第28卷196JournalofUnmannedUnderseaSystemswww.yljszz.cn施加反向調(diào)磁脈沖電流時,鋁鎳鈷和釹鐵硼混合永磁體會共同作用,最終將混合磁通推向永磁體內(nèi)部,削弱內(nèi)部磁場,達到弱磁的目的。圖2為HPMMM驅(qū)動控制系統(tǒng)原理框圖。根據(jù)光電編碼器與速度PI環(huán)得出電機速度反饋需求,調(diào)磁電流分配控制器與可控調(diào)磁電流變量作用于調(diào)磁電流控制器。調(diào)磁電流控制器與調(diào)磁電流變換器共同對調(diào)磁電流進行控制與調(diào)節(jié),產(chǎn)生可控調(diào)磁電流變量,實現(xiàn)了在線調(diào)磁的目的,增強了系統(tǒng)靈活性。圖2HPMMM調(diào)磁原理框圖Fig.2BlockdiagramofHPMMMfluxtuning2HPMMM數(shù)學模型當無脈沖調(diào)磁時,HPMMM可以等效為一臺傳統(tǒng)PMSM,其數(shù)學模型與傳統(tǒng)PMSM相似。由于實際調(diào)磁過程中,2種永磁體之間存在交叉耦合效應以及漏磁等多種復雜因素,2種磁鏈同時確定難度較大。為了實現(xiàn)對HPMMM永磁磁鏈進行精準控制,建立精確的數(shù)學模型,將2種復雜的磁鏈等效成一個混合永磁磁鏈,合并為一個輸入變量。采用交直軸(d-q)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)坐標系來量化和表述HPMMM的各種性能,直軸分量di和交軸分量qi對電機作用均不相同。因此文中選擇在d-q轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)坐標系中,采用矢量控制策略。在忽略電機內(nèi)部溫度變化、渦流與磁滯損耗影響的情況下,可以建立HPMMM在兩相d-q旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學模型,具體模型如下。電壓方程0()1.500dSdeqsfdqedSqesfqepmffsffffuRsLLsMiuLRsLMiiuMRsLi(1)式中:du,uq和fu分別為定子d軸、q軸和調(diào)磁繞組電壓

2020年4月水下無人系統(tǒng)學報第28卷198JournalofUnmannedUnderseaSystemswww.yljszz.cn圖3全階狀態(tài)滑模磁鏈觀測器結(jié)構(gòu)圖Fig.3Structurediagramoffull-orderstateslidingmodefluxlinkageobserver圖4系統(tǒng)整體仿真模型框圖Fig.4Blockdiagramofsystemoverallsimulationmodel階狀態(tài)滑模觀測器算法的可行性與穩(wěn)定性,對傳統(tǒng)PMSM與HPMMM系統(tǒng)進行仿真,并且對結(jié)果進行分析比較。表1HPMMM設定參數(shù)Table1SettingparametersofHPMMM參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值定子電感/mH13定子電阻/0.985額定轉(zhuǎn)速/(r·min–1)1000轉(zhuǎn)子永磁磁鏈/Wb0.3阻尼系數(shù)/(N·m·s)0.008轉(zhuǎn)子極對數(shù)/p4轉(zhuǎn)動慣量/(kg·m2)0.03——4.1仿真結(jié)果傳統(tǒng)PMSM初始給定負載設置為0N·m,由靜止起動到額定轉(zhuǎn)速1000r/min后,在0.2s時刻給定負載突變?yōu)?0N·m時,經(jīng)過約60ms波動后,進入穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)。圖5為該電機在0.2s突加負載后的運行特性曲線。圖5電機突加負載運行特性曲線Fig.5Characteristiccurvesofmotoroperationundersuddenload

【參考文獻】：
期刊論文
[1]永磁同步電動機全階狀態(tài)觀測器的設計及分析[J]. 趙武玲,魏振,姚廣.  微特電機. 2019(01)
[2]混合永磁記憶電機系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)綜述[J]. 林明耀,楊公德,李念.  中國電機工程學報. 2018(04)
[3]混合永磁軸向磁場磁通切換記憶電機分段弱磁控制[J]. 楊公德,林明耀,李念,付興賀,劉凱,譚廣穎,張貝貝,孔永.  中國電機工程學報. 2017(22)
[4]改進的無功功率模型參考自適應異步電機轉(zhuǎn)速辨識[J]. 車海軍,王亮亮,霍麗嬌,崔慧慧,楊景明.  電機與控制學報. 2017(10)
[5]磁通切換型記憶電機控制策略研究[J]. 壯而行,陽輝.  微特電機. 2016(10)
[6]雙三相電機感應電機矢量控制研究[J]. 李宏,張鵬舉.  魚雷技術(shù). 2016(05)
[7]感應電機模糊自適應全階磁鏈觀測器研究[J]. 蔣林,吳俊,邱存勇,代云中.  控制工程. 2016(06)
[8]感應電機全階磁鏈觀測器設計及其控制性能對比分析[J]. 吳文進,蘇建徽,劉鵬,汪海寧.  電機與控制學報. 2016(04)
[9]基于CESO磁鏈觀測器的模型參考自適應感應電機轉(zhuǎn)速辨識[J]. 韋文祥,劉國榮.  電機與控制學報. 2016(04)
[10]一種混合永磁記憶電機的設計（英文）[J]. 周裕斌,陳陽生.  電工技術(shù)學報. 2015(14)



本文編號：3017247