基于svpwm的雙電機(jī)偏差耦合同步控制系統(tǒng)

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基于svpwm的雙電機(jī)偏差耦合同步控制系統(tǒng)

針對(duì)雙電機(jī)轉(zhuǎn)速同步的問(wèn)題，提出了偏差耦合同步控制策略。電機(jī)控制使用svpwm變頻調(diào)速方式，建立了系統(tǒng)仿真模型，并進(jìn)行了負(fù)載干擾狀況下的雙電機(jī)轉(zhuǎn)速同步仿真。系統(tǒng)采用matlab仿真軟件進(jìn)行仿真，結(jié)果說(shuō)明，采用偏差耦合轉(zhuǎn)速補(bǔ)償方法可以很好的降低雙電機(jī)轉(zhuǎn)速差，實(shí)現(xiàn)雙電機(jī)的轉(zhuǎn)速同步控制。

同步控制；svpwm；偏差耦合控制；PID控制；永磁同步電機(jī)

1.引言

隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，在航空、軍事、機(jī)械制造領(lǐng)域等需要多個(gè)電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)工作部件進(jìn)行協(xié)調(diào)控制的場(chǎng)合越來(lái)越多。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)多采用單一電機(jī)實(shí)現(xiàn)單軸控制，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩有一定的限制，當(dāng)傳動(dòng)系統(tǒng)需要較大的驅(qū)動(dòng)功率時(shí)，必需特制功率與之相匹配的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器，使得系統(tǒng)的成本上升，而且過(guò)大的輸出功率的電機(jī)受到制造工藝和電機(jī)性能的影響，大功率的驅(qū)動(dòng)器的研制也會(huì)受到半導(dǎo)體功率器件的限制[1]。電機(jī)在實(shí)時(shí)跟隨行一目標(biāo)轉(zhuǎn)速的同時(shí).還需要保持兩電機(jī)問(wèn)的轉(zhuǎn)速同步，否則便會(huì)導(dǎo)致后面的機(jī)械傳動(dòng)精度下降。針對(duì)以上問(wèn)題解決方法是采用多個(gè)電機(jī)對(duì)其進(jìn)行控制，但是多電機(jī)之間同步的好壞直接影響到生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，因此多電機(jī)同步控制的研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義[2]。本文建立了基于svpwm變頻調(diào)速的雙電機(jī)偏差耦合控制算法的仿真模型，并用Matlab7.1仿真軟件進(jìn)行了仿真，對(duì)仿真結(jié)果做了分析和比較。

2.空間矢量脈寬調(diào)制

采用脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)是變頻器抑制諧波的主要措施。正弦波PWM（SPWM）技術(shù)首先被采用并一直沿用至今，經(jīng)過(guò)不斷完善，效果顯著。然而它仍有不足之處，例如直流電壓利用率不高、低速時(shí)存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、載波頻率過(guò)高帶來(lái)大的開關(guān)損耗等[3]。由德國(guó)學(xué)者VanDer-BroeckHW提出的空間矢量脈寬調(diào)制從根本上解決了交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的高性能控制問(wèn)題[4]。它的基本思想是在三相交流電機(jī)上模擬直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制的規(guī)律，在磁場(chǎng)定向坐標(biāo)上將定子電流矢量分解成產(chǎn)生磁通的勵(lì)磁電流分量IM和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩電流分量IT，并使兩分量相互垂直，彼此獨(dú)立，分別進(jìn)行調(diào)理，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制[5]。SVPWM把逆變器和交流電動(dòng)機(jī)視為一體，著眼于如何使電機(jī)獲得圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，以減少電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。具體地說(shuō)，它以三相對(duì)稱正弦電壓供電時(shí)交流電機(jī)定子的理想磁鏈圓為基準(zhǔn)，當(dāng)電機(jī)通以三相對(duì)稱正弦電壓時(shí)，交流電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生圓形磁鏈，SVPWM以此圓形磁鏈為基準(zhǔn)，通過(guò)逆變器功率器件的不同開關(guān)模式產(chǎn)生有效電壓矢量來(lái)迫近基準(zhǔn)圓，即用多邊形來(lái)迫近圓形，并由它們比較的結(jié)果決定