永磁同步电机 (PMSM) 的磁场定向控制 (FOC)模型

永磁同步电机 (PMSM) 的磁场定向控制 (FOC)模型

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/mftang/article/details/145708406

永磁同步电机（PMSM）的磁场定向控制（FOC）是一种先进的电机控制方法，能够在全转矩和转速范围内提供良好的控制性能。本文将详细介绍FOC的原理、模型框图以及各个模块的功能，帮助读者深入理解这一关键技术。

概述

磁场定向控制（FOC），又称矢量控制，是一种控制方法，用于在多种电机类型（包括感应电机、永磁同步电机（PMSM）和无刷直流（BLDC）电机）的全转矩和转速范围内实现良好的控制能力。如果超出额定转速，则使用弱磁控制配合磁场定向控制。

下图显示了一个磁场定向控制架构，包括以下组件：

• 由两个比例积分控制器组成的电流控制器
• 可选的外环速度控制器和电流参考生成器
• 克拉克变换、帕克变换和帕克逆变换，用于在静止和旋转同步坐标系之间转换
• 一个空间矢量调制器算法，用于将 vα 和 vβ 命令变换为应用于定子绕组的脉宽调制信号
• 保护函数和辅助函数，包括启动和关闭逻辑
• 可选的观测器，用来在需要无传感器控制的情况下估计转子角位置

PMSM的FOC控制模型

模型框图

下图显示 PMSM 的 FOC 架构。有关 Motor Control Blockset 用于实现 PMSM 的 FOC 的详细方程组和假设。

模块介绍

Id、Iq坐标输出部分

模型的输入参数为速度值(speed)和角度值（ω）,
step -1: 该参数经过PI( 速度)控制器进行运算，得到周期参数
step-2: 经过MTPA 控制器，分别得到Id和Iq
step-2: Iq 和 Id 数据作为输入送至PI(电流)控制器

Vq和Vd park逆变换

输入数据：Vq和Vd:
step-1: 对Vq和Vd 进行park逆变换 得到Vα和Vβ
step-2: 对Vα和Vβ 进行Clark逆变换，得到va，vb，vc
step -3: 将va，vb，vc 传递给转换器，控制电机的转动

Ia和Ib clark变换和park变换

输入数据：Ia和Ib，角度值θ:
step-1: Ia，Ib为监测到电机上的电流值
step-2： 将监测到的电流值输入到Clarke transfer模块，得到Iα和Iβ
step-3： 对Iα和Iβ 进行Park transfer, 得到Iq和Id
step-4：Iq和Id 反馈给上级PI（电流环）控制器

角度值和速度值

step -1: 通过编码器计算得到，角度值、速度值和位置值