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永磁同步电机的两种反馈式弱磁控制方法的稳定性比较研究

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admin 发表于 2024-12-14 02:33 | 查看全部 阅读模式

文档名:永磁同步电机的两种反馈式弱磁控制方法的稳定性比较研究
摘要:对于反馈式弱磁控制,通常有两种方法,即基于dq轴电流的反馈式弱磁控制(DQFFC)和基于电流幅值和角度的反馈式弱磁控制(CAAFFC),被广泛使用并被认为相互等价.该文基于最大扭矩电压比(MTPV)控制,对这两种方法的系统稳定性进行了比较研究.分析结果表明,不稳定既由控制参数设计引起,也与弱磁控制方法本身的特性有关.对于方法本身导致的不稳定,DQFFC和CAAFFC在不同的工作区域中表现出了不同的特性.基于在不同的工作区域内,该文从电流调节方向的角度来说明系统稳定和不稳定的工作机制.此外,针对DQFFC和CAAFFC在不同区域内的稳定性差异,给出了MTPV控制器的控制参数设计指南.最后,通过实验结果进行了演示和验证.

Abstract:Forpermanentmagnetsynchronousmachines(PMSMs),thespeedoperationrangecanhardlybeextendedduetotheincreasingbackelectromotiveforceandthelimitedDClinkvoltage.Theflux-weakeningmethodisemployedtoextendthespeedoperationrangeandmaximizethetorquecapability.Basedontheconventionalcurrentvectorcontrolsystem,theflux-weakeningcontrolmethodscanbeachievedinbothfeedforwardandfeedbackmanners.Comparedtothefeedforwardtypeflux-weakeningcontrolmethod,thefeedbacktypeflux-weakeningcontrolmethodissimpleandmorerobustinperformanceagainstparametermismatches.Forfeedbacktypeflux-weakeningcontrol,therearetwomaincontrolmethods,i.e.,dq-axiscurrent-basedfeedbackflux-weakeningcontrol(DQFFC)andcurrentamplitudeandangle-basedfeedbackflux-weakeningcontrol(CAAFFC),whichareconsideredtobeequivalenttoeachother.Inthispaper,thesystemstabilitiesofthetwomethodsarecomparativelystudiedbyconsideringmaximumtorquepervoltage(MTPV)controlandover-modulation,andthecontrolparameterdesignforDQFFCandCAAFFCisdiscussed.Inthispaper,basedonthecurrentvectorcontrolsystem,thebasicprinciplesofthetwofeedback-typeflux-weakeningmethodsareintroduced,andtheoperationmodesandregionsofthetwoflux-weakeningcontrolmethodsaredefinedandillustrated.Secondly,thevoltagefeedbackcontrolloopsofDQFFCandCAAFFCaregeneralizedandlinearized,andthecorrespondingtransferfunctionsarederived.Thirdly,basedonthederivedtransferfunction,thestabilitycharacteristicsofthetwoflux-weakeningcontrolmethodsareanalyzedbyapplyingtheRouthstabilitycriterion.Intheanalysis,thestabilitiesofthetwoflux-weakeningcontrolmethodsatdifferentoperationregionsarecomparedandillustratedfromtheperspectiveofd-andq-axiscurrentregulations.Basedonthestabilityanalysis,controlparametersforDQFFCandCAAFFCaredesigned,respectively.TheanalysisindicatesthatDQFFCandCAAFFCshowdifferentregionalstabilitycharacteristics.Moreover,itisfoundthattheinstabilitiescanbecausedbynotonlythecontrolparametersofflux-weakeningcontrolmethodsbutalsotheflux-weakeningcontrolmethodsinherently.Fromboththetheoreticalanalysisandexperimentresults,itcanbeconfirmedthattheinstabilitycharacteristicscanbedifferentbetweenthesetwoflux-weakeningcontrolmethodsintwodifferentoperationregions.Firstly,whenthecurrentapproachestheMTPVcurve,theDQFFCmethodhasaweakvoltageregulationcapabilitysinceonlythed-axiscurrentcanberegulated.Thecurrentcanbepreventedfrommovinginsidethevoltagelimitcircle,causingoscillationinover-modulation.Ontheotherhand,theCAAFFCmethodmainlyregulatestheq-axiscurrentinthisregion,allowingthecurrenttomovewithinthevoltagelimitcircle.Thus,theoscillationcanbealleviated.Secondly,whenthemachineoperatesunderalightloadcondition,theCAAFFCmethodmainlyregulatestheq-axiscurrent,andthecurrentcannotmoveinsidethevoltagelimitcircle,whichcausesanunstabletransitionbetweenmotoringandgeneratingmodes.Ontheotherhand,DQFFCwithd-axiscurrentregulationhasnoissuessincethecurrentcanmovewithinthevoltagelimitcircle.Thus,asmoothandstabletransitioncanbeachieved.

作者:王超  诸自强  徐磊  吴溪蒙Author:WangChao  ZhuZiqiang  XuLei  WuXimeng
作者单位:谢菲尔德大学谢菲尔德S13JD英国
刊名:电工技术学报 ISTICEIPKU
Journal:TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety
年,卷(期):2023, 38(14)
分类号:TM301.4
关键词:弱磁控制  不稳定  最大扭矩电压比  振荡  永磁同步电机  稳定性  电压反馈控制器  
Keywords:Fluxweakening  instability  maximumtorquepervoltage(MTPV)  oscillation  permanentmagnetsynchronousmachine(PMSM)  stability  voltagefeedbackcontroller  
机标分类号:TM351D913TP273
在线出版日期:2023年7月31日
基金项目:永磁同步电机的两种反馈式弱磁控制方法的稳定性比较研究[
期刊论文]  电工技术学报--2023, 38(14)王超  诸自强  徐磊  吴溪蒙对于反馈式弱磁控制,通常有两种方法,即基于dq轴电流的反馈式弱磁控制(DQFFC)和基于电流幅值和角度的反馈式弱磁控制(CAAFFC),被广泛使用并被认为相互等价.该文基于最大扭矩电压比(MTPV)控制,对这两种方法的系统稳定性进...参考文献和引证文献
参考文献
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