شين خوان 1، ريال مدريد 2 أسابيع

(1. شركة سلطة الدولة على الانترنت معهد بحوث جيمهاي الطاقة الكهربائية، شنغهاي 200051؛ 2. شنغهاي الكتريك شركة مجموعة أكاديمية سينيكا، شنغهاي 200070)

أولا، زاوية الاستشعار الحالية دون الخروج عن PMSM (المغناطيس الدائم متزامن للسيارات، PMSM)، اقترح النظام الحالي الظاهري سيطرة عقدة. وبناء على تحليل نموذج رياضي من المغناطيس آلة متزامن دائمة، حصلت التقديرات باستخدام النهج الحالي لإعادة ردود الفعل الحالية، من أجل تحقيق السيطرة المزدوجة حلقة من المغناطيس الدائم متزامن سرعة المحرك والحالية. بناء نموذج المحاكاة ومنصة الأجهزة التجريبية، والمحاكاة وتظهر النتائج التجريبية أن نظام التحكم باستخدام برنامج تحقيق فعال سريع سرعة استجابة المحرك، ومراقبة جيدة لمراقبة الأداء بدقة عالية، وبالتالي التحقق من جدوى والعقلانية البرنامج.

المغناطيس الدائم متزامن، ولا الاستشعار الحالية. افتراضية سيطرة عقدة الحالية

CLC: TM351

كود الوثيقة: A

DOI: 10.16157 / j.issn.0258-7998.2017.01.041

شكل الاقتباس الصيني: الافتراضية الحالية تكنولوجيا التحكم حلقة - المغناطيس الدائم متزامن شين خوان تشو شي. التكنولوجيا الالكترونية، 2017،43 (1): 156-160.

الإنجليزية شكل الاقتباس: شين خوان تشو شي. دراسة افتراضية تكنولوجيا التحكم حلقة الحالية للPMSM .Application من تقنيات الالكترونية، 2017،43 (1): 156-160.

0 مقدمة

المغناطيس الدائم متزامن السيارات بسبب صغر حجمها، بنية بسيطة، والجمود صغير وكفاءة عالية، اهتماما واسع النطاق، وأصبح التركيز على البحوث في مجال التحكم في المحركات اليوم، في حين أن الناس من متطلبات سيطرتهم أصبحت أكثر تطورا، حتى جعل جهاز استشعار صغير لا استشعار التفكير الدراسة. في السنوات الأخيرة، ومن الشائع أن السيطرة على الموقف sensorless من السيارات، ولكن المحرك يتطلب دقة عالية لتحديد المواقع، واستشعار الموقف هو ضروري. وفقا لذلك، وأداء ديناميكي، وهذه النقطة تكلفة التطوير للعرض، ومراقبة أجهزة الاستشعار الحالية دون أصبح تدريجيا نقطة ساخنة البحوث.

السيطرة على أي أجهزة الاستشعار الحالية المحرك يعني عدم وجود سيطرة عقدة الحالية، وسوف تتخلى عن خصائص الاستجابة السريعة للتحكم في هذا، نقترح مفهوم الافتراضية سيطرة عقدة الحالية، من أجل تلبية مراقبة ردود الفعل الحالية للتحكم.

في هذه الورقة، المغناطيس المحركات المتزامنة دائمة - الظاهري الحالي مخطط السيطرة حلقة للدراسة، والمحاكاة والتجارب على أساس هذا البرنامج، فقد بينت النتائج أن المخطط هو ممكن عمليا، قيمة عملية عالية.

1 PMSM نموذج رياضي في د-ف نظام الإحداثيات والتحليل التقليدي لمكافحة ناقلات الأمراض

1.1 PMSM نموذج رياضي في د-ف نظام الإحداثيات

في الدوار PMSM لف حالة غير مخمد، وتجاهل تأثير درجة الحرارة، وفقدان التباطؤ والحالية الدوامة من السيارات، د-ف تنسيق النظام، ونموذج رياضي من المغناطيس الدائم متزامن السيارات الجهد، وعزم الدوران والتمويه كما يلي.

معادلة الجهد:

حيث، العود، جامعة كوينزلاند هو الثابت في د، مكون ف الجهد من مهاوي اثنين، على التوالي؛ R & لتر المقاومة الموالي المحرك، الهوية، والذكاء لالموالي، د على التوالي، ف المكون الحالي محورين، d، ساكن السيارات q على التوالي في د، مكون ف محورين التدفق. [أوميغا] هو سرعة الدوار، دينار، LQ على التوالي في د المحرك، المكون الحث اثنين ف المحور، phimax تدفق المغناطيس الدائم، تي هو عزم دوران المحرك، محرك مساء غير عدد أزواج القطب.

1.2 التقليدية مكافحة ناقلات حلقة مغلقة

لقطب غير البارزة في PMSM، والمحرك في د، مكون ف الحث على محورين ليست على قدم المساواة، أي دينار LQ، لقطب بارز في PMSM، والمحرك في د، مكون ف الحث اثنين من محور على قدم المساواة، أي دينار = LQ، من الصيغة (3) يمكن أن ينظر إليه، إلا أن عزم الدوران الكهرومغناطيسي تي المحرك المرتبطة التربيع محور IQ الحالي، وذلك في تصميم المعلمات السيطرة، ومعرف = 0 بشكل عام.

أخذ مثال البارزة القطب PMSM، أي معرف = 0 لتحليل مخطط السيطرة، كما هو مبين في الشكل.

ويتكون النظام السيطرة على التحكم المزدوج حلقة. ذلك هو التحكم الخارجي حلقة من سرعة الدوار، الجزء الثابت الداخلي في د، ف محور معرف المكون الحالي والذكاء سيطرة حلقة مغلقة. الطوق الخارجي، وسرعة ن الفعلي من الدوار الكشف بواسطة جهاز استشعار موقف وفي الوقت الحقيقي المحسوبة، مقارنة مع سرعة إشارة Nref، يتم تطبيق وحدة تحكم السرعة عن طريق ضبط سرعة المحرك، وقيمة الانتاج كقيمة مرجعية iq_ref الذكاء من الحلقة الداخلية. الحلقة الداخلية، والجزء الثابت في د، ف محور الفعلي معرف المكون الحالي ومستوى الذكاء، التي حصلت عليها كلارك بارك قياس تحولت من أجهزة الاستشعار الحالية المتخذة، على التوالي، ومن ثم مقارنة مع القيمة المرجعية iq_ref id_ref على حد سواء (صفر)، و التيار المحرك لتحقيق السيطرة من قبل وحدة تحكم الحالي، وتنظيم النتائج النهائية لكل من بارك-1 بعد التحويل إلى SVPWM تعديل وحدة الإدخال، وإخراج ستة PWM إشارة القيادة للسيطرة على حجم محرك الأقراص PMSM الجهد، ويحقق بذلك سرعة دوران لها، والتحكم المزدوج حلقة الحالية .

2 الظاهري تحليل استراتيجية مكافحة حلقة الحالي

لا الاستشعار الحالية، ونظام التحكم عن PMSM لا يمكن الكشف عن ردود الفعل الحالية. ولذلك، فإن الاستراتيجية الحالية افتراضية سيطرة عقدة هو المفتاح لكيفية بناء ردود الفعل الحالية .

تدفق التي رفعتها معادلة الجهد للPMSM إلى المعادلة، أي صيغة (2) في صيغة (1)، ويمكن الحصول على:

بواسطة الصيغة (4) واضح، PMSM ساكن د، ف محور معرف الحالي، الذكاء من الموالي وسرعة الدوار د، ف محور الجهد مسعود، يقدر جامعة كوينزلاند. يتم تزويد PMSM محرك الجهد من الجهد DC العاكس، نبض PWM، من الصعب أن تأخذ القياسات المباشرة، وبالتالي عموما لا تقيس بشكل مباشر على خط الجهد للمحرك يؤخذ، ولكن المدخلات والجهد حافلة العاصمة وفقا حدة SVPWM تعديل د، ف المحور المضبوطة مسبقا الجهد لحساب الجهد المحرك الفعلي.

صيغة (4) وتقدر تحويلات لابلاس معادلة الهوية، والذكاء يلي:

منذ صيغة (5) تتعلق في الدرجة الأولى المعادلة التفاضلية، وحساب صعبا. لتسهيل النظام الرقمي والمحاكاة من الهوية، وdiscretized معادلة تقدير معدل الذكاء كما يلي:

كما أنه يمكن أن ينظر إليه من منفصلة المعادلة الحالية تقدير (6)، ولها تأثير أكبر على أداء سيطرتها على المعلمات المحرك. فمن الضروري لتحسين استقرار المحرك، في حين أن (1) يتضح من المعادلة السيارات الجهد، وإخراج PI منظم الحالي تنظر فقط د، ف محور الآثار الحالية منها د، ف محور الجهد، في حين تجاهل therebetween اقتران بين. بناء على ما سبق جانبين، لتحسين استقرار نظام المراقبة وتعويض د، والتأثير الجهد للف المحور الحالي، يتم تعويض القوة الدافعة الكهربائية في هذه الوثيقة، وهي:

ومنفصلة المعادلة الحالية تقدير (6) والصيغ تعويض القوة الدافعة الكهربائية (7) في خطة مكافحة ناقلات التقليدية يمكن بناؤها الظاهري الهيكل الحالي لووب كنترول كما هو مبين في الشكل.

نموذج محاكاة للنظام 3

تحليل PMSM على أساس سيطرة عقدة الحالية الظاهري، ورقة، MATLAB / SIMULINK بناء وحدة محاكاة السيطرة حلقة الحالية افتراضية، كما هو مبين في الشكل.

حيث الحالية وحدة تقدير المحاكاة هو مبين في الشكل.

واستنادا إلى التحليل الوارد أعلاه، بنيت هذه المادة PMSM - الظاهري السيطرة حلقة نموذج محاكاة النظام الحالي، كما هو مبين في الشكل.

4 نتائج المحاكاة

من أجل التحقق من موثوقية مجموعة نظام التحكم حلقة الحالية الظاهري الواردة أعلاه، فإنه الآن مبنية على تحليل نموذج محاكاة محاكاة النظام، والمعلمات التالية: R = 2.08 . M = 0.107 WB، دينار = LQ = 8.2 10-3H. J = 0.32 10-3kg M2، القطب رقم زوج PN = 4، معامل الاحتكاك B = 3 10-4N م ق. تصنيفا سرعة nref = 0003 ص / دقيقة، وتيرة التحول من العاكس 10 كيلو هرتز، على مرحلة واحدة امدادات الطاقة.

6-8 من عزم الدوران حمولة من 1 N م، الطول الموجي نظرا لسرعة المحاكاة ليست متغير خلال 1000 دورة / دقيقة. حيث سرعة المحرك، وعزم دوران المقابلة لالموجي هو مبين في الشكل 6، فإنه يمكن ملاحظة أن وقت البدء المحرك هو حوالي 7 مللي ثانية، وسرعة الاستجابة السريعة، ومتابعة جيدة، والطول الموجي عزم الدوران مستقرة. لف المرحلة الحالية ردا على الموجي هو مبين في الشكل 7، الموجي على نحو سلس ومستقر. D، ف محور الموجي استجابة الحالي هو مبين في الشكل 8، بعد بدء المحرك مستقرة، د محور الحالي معرف سيم يقدر حجم كبير مستقرا عند 0 قيمة، الموجي الحالي المقدر للهوية الحالي والذكاء سيم النابض بانخفاض طفيف في القيمة 0، محور ف الفعلي الذكاء الحالي الفعلي على حد سواء الطول الموجي متطابقة إلى حد كبير.

للتحقق من أداء نظام التحكم في استجابة للتغيرات المفاجئة في الحمل أو عزم الدوران، والتعامل معها على النحو التالي: المحرك بسرعة معينة من الأصلي 0001 ص / دقيقة زيادة على الفور إلى 0002 ص / دقيقة 0،05 الصورة بعد بدء المحرك في 0.1 ثانية، وتحميل السيارات من الأصلي 1 N م زاد على الفور إلى 4 N م.

نظام الموجي محاكاة كل متغير هو مبين في الشكل. في 0.05 الصورة في إعطاء الموجي استجابة الطفرات سرعة سرعة في FIG 9 (أ)، يمكن أن تكون قيمة معينة بسرعة متابعة التغيرات السريعة. عزم الدوران FIG 9 (ب)، الموجي بسرعة استعادة القيمة الأصلية قليلا بعد الاهتزاز. . ثلاث مراحل الموالي لف الحالية في FIG 9 (ج) ~ (ه)، والتكيف السريع للالموجي، واتساع نفس التردد تصبح كبيرة، في 0.1 ثانية، وتغيير تحميل السيارات، كما هو مبين في سرعة FIG بالكاد تأثير عزم الدوران زادت بسرعة بعد 4 N م لم يتغير، والتردد المستمر اللفات الحالية على ثلاث مراحل، واتساع تصبح كبيرة.

FIG 9 (و) هو د، ف محور الطول الموجي محاكاة الحالية يمكن أن ينظر إليه، بعد بدء تشغيل المحرك والاستقرار، د محور تقدير مستقرة إلى حد كبير قيمة ثابتة معرف سيم الحالية 0، في حين أن معرف قيمة الحالي الفعلي عند 0 تقلبات طفيفة صعودا وهبوطا. تقدير ف محور الطول الموجي-IQ سيم الحالية الفعلية ومحاكاة والذكاء الحالي عزم الدوران مماثلة إلى حد كبير.

وكما يتبين من النتائج أعلاه ومستقرة والبدء سريعا في السيارات، وعندما عزم الدوران الحمل أو تحور، يمكنك متابعة بسرعة سرعة دوران، ويمكن وحدة تقدير الحالية على نحو سلس استجابة عزم الدوران نظام محاكاة تكون أكثر دقة ويقدر المحرك الفعلي ويحتفظ التيار الفعلي للتيار، ود محور كبير في قيمة 0، ومعرف تقريبا = 0 في مكافحة ناقلات الأمراض. التحقق وبالتالي، في حالة ما إذا كان المحرك دون استشعار الحالي، والافتراضية الحالية استراتيجية مكافحة حلقة السيطرة مايو ردود الفعل للتيار المحرك.

5 النتائج التجريبية

لمزيد من التحقق من جدوى الاستراتيجية الحالية افتراضية سيطرة عقدة، التي تعتمد على منصة محاكاة التجريبية المذكورة أعلاه للبناء عليها، ويتم تحليل النتائج التجريبية.

كما هو مبين في الشكل سرعة دوران من 10300 دورة / دقيقة وعزم دوران يبلغ 1 N م، وأخذ العينات A-المرحلة الفعلية الموالي لف الموجي الحالي وتقديرها للالموجي الحالي، يمكن أن ينظر إليه يقدر بوضوح الحالية والقيمة الحالية الفعلية أقرب، الرقم 11 نظرا سرعة دوران اللفات الموالي المحرك 400 ص لذلك، مرحلة B حمولة تقدر الموجي الحالي منه، أي محور المباشر الحالي معرف سيم وIQ-SIM من قبل 1 بارك تحويل الناتجة، يمكن أن ينظر إليه عند المقدرة عبر دقيقة / درجة الحالية المقدرة يفضل الجيبية، متناظرة تسلسل المرحلة؛ FIG 12 غير مرحلة والجهد نظرا والموجي الحالي A-المرحلة الموالي اللفات المقدرة، المحرك يمكن رؤية أن مرحلة معينة الجهد الموجي هو تقريبا في سرج مائج؛ التين 13-15 عندما الحالة التي يكون فيها حمل المحرك، وسرعة دوران التي قدمها 200 دورة / دقيقة زادت إسقاط 400 دورة / دقيقة، وسرعة المحرك، وعلى مرحلة وB-المرحلة الحالية تقدر الموجي استجابة للتيار ويقدر د، ف المحور. كما يمكن أن ينظر إلى سرعة المحرك بسرعة إلى التغييرات سرعة معينة، وزمن الاستجابة حوالي 55 مللي ثانية. مرحلة وB-المرحلة جيبية تقدير السعة الحالية دون تغيير، زادت وتيرة. ف المحور الحالي قدرت سرعة لحظية في زيادة معينة زيادة مفاجئة مرة أخرى عندما تكون سرعة غير مستقرة، وعاد إلى القيمة الأصلية دون تغيير. على الرغم من أن د محور الحالية قدر تقلبات طفيفة، ولكن سرعان ما استقرت قيمة ثابتة صفر.

6. الاستنتاجات

هنا دون الخروج من الحالة التي يكون فيها متزامن السيارات الاستشعار الحالية المغناطيس، اقترح حلقة الحالية استراتيجية افتراضية مراقبة ردود الفعل الحالية. محاكاة والنتائج التجريبية تبين أن نظام التحكم يستخدم هذا المخطط وجود استجابة سريعة، ومراقبة عالية الأداء مراقبة دقة جيدة. التحقق من التصميم هو ممكن عمليا، لديها بعض القيمة العملية.

مراجع

Zhouya فو، شن شياو يونغ، ثابت حتى، وهلم جرا. السيارة محرك السيارات الاستشعار الحالية دون رقابة . جامعة جيلين: العلوم الهندسية، 2012،42 (1): 28-32.

القصدير هوانغ تشن جيان بين. نظام التحكم المحاكاة ودراسة تجريبية من الحلقة الحالية من PMSM . الحواسيب الصغيرة معلومات، 2010،26 (10): 168-212.

الشمس دان. عالية الأداء المغناطيس الدائم متزامن السيارات السيطرة عزم الدوران المباشر . هانغتشو: جامعة تشجيانغ، 2004: 132-133.

تيان خه يا بعد ما تحب. تعديل الجهد ناقلات مساحة عرض النبضة (من SVPWM) خوارزمية محاكاة وتحليل . نظام الطاقة والتكنولوجيا أتمتة 2004 (4): 68-71.

البورون تسوى، نان. السيطرة على متزامن موتور AC المغناطيس الدائم وعلى أساس DSP-ذكي . تيانجين: جامعة تيانجين 2002: 10-13.

Zhuxiao أويحيي، Fengxiao يون. البحوث ومحاكاة نظام الرقابة عزم الدوران مباشرة من محركات المغناطيس الدائم متزامن . قاطرة كهربائية، عام 2005 (3): 16-19.

RAUTE R، كاروانا C، ستينز جيم استعراض ضبط أجهزة الاستشعار أقل في آلات تحريض باستخدام حقن HF، ناقلات اختبار والتوافقيات PWM . 2011 ندوة IEEE بشأن مكافحة Sensorless للمحركات الكهربائية، 2011: 47-55.

راماكريشنان R، الرقيب الأول. تقدير في الوقت الحقيقي من المعلمات لمراقبة ورصد المغناطيس الدائم متزامن المحركات . 2009 المؤتمر الدولي IEEE الآلات الكهربائية ومحركات (IEMDC'09) 2009: 1194-1199.