永磁同步电机位置伺服控制策略研究文献综述

 2022-09-20 11:12:26

  1. 文献综述(或调研报告):

引言

近几年来对交流伺服系统的研究越来越热门,主要是因为交流伺服系统应用 领域越来越广泛,除了早期应用于成本较高的宇航与军事领域外,还可以应用于工业与民用领域。伺服系统在历史上的发展过程大致历了三个阶段:初期的电液伺服,采用步进电机;中期的直流伺服系统,采用直流电机;如今的交流伺服系统,则以交流异步或者同步电机为主。可以看出伺服系统的发展过程 与伺服电机的革新息息相关。现今,以永磁同步电机为伺服系统驱动电机的高性 能伺服系统得到越来越广泛的应用。

电力电子器件的更新换代是电力电子技术的发展核心。如今广泛应用于功率主电路上的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)已是电力电子器件发展到第三阶段的产物,其优异的性能使它成为电力电子领域的主导功率器件。在此之前的电力电子器件主要以晶闸管、门极可关断晶闸管(Gate Turn-off Thyristor, GTO)、电力晶体管(Giant Transistor, GTR)和金属氧化物半导体 场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET)为主。近年来,基于碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)的 MOSFET 器件由于其宽禁带特点,具有比传统 MOSFET 器件更高的耐压和功率等级,结合其开关频率高、损耗小的优点,进一步促进伺服系统发展。

目前国内伺服主要应用市场还是机床工具、纺织、包装等行业,随着工业自动化的不断提高,机器人市场将快速发展。我国引入交流伺服技术时间较晚,在这方面的研究水平还与国外先进水平有所差距,因此,国内市场还是以国外产品为主,尤其是在高性能方面,国外几乎占据着垄断地位

永磁同步电机伺服系统控制结构

PMSM 伺服系统一般要求转子位置能够跟随给定,而要控制好转子位置,则需要对电机转速、转矩进行控制,因此一般其控制结构设计为三个闭环回路的形式:电流环、速度环和位置环,它们由内而外依次构成伺服控制系统的三闭环结构,如图(a)所示。这种结构能够有效的抑制内环参数变化和抗负载扰动,是目前应用最广泛的一种 PMSM 伺服系统控制结构。

然而闭环数多容易影响外环响应速度,据此有学者研究在一些需要电机做快速周期性摆动的应用场合,采用位置/电流两闭环结构的动态位置伺服系统,如图(b)所示。可以看出这种结构少了中间速度环,可以有效提高位置外环的动态响应性能,有一定的应用价值。但由于没有速度环,其调速精度和抗负载扰动性能较差,在要求高精度伺服控制的应用场合并不适用

主要控制策略及关键技术

剩余内容已隐藏,您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

发小红书推广免费获取该资料资格。点击链接进入获取推广文案即可: Ai一键组稿 | 降AI率 | 降重复率 | 论文一键排版