经济高效的矢量控制驱动(上)

　　要把电流分解为生成磁通的部分和生成扭矩的部分(isd、isq)，我们需要知道电机磁通的位置。这需要与转子连接的速度或位置传感器传感准确的速度信息。增量编码器或解析器被作为矢量控制驱动的位置传导器使用。在成本敏感的应用中(如洗衣机)，测速发电机被广泛采用。然而在有些应用中，并不需要使用速度/位置传感器。目的并不是直接测量速度/位置，而是采用某些间接方法，估算转子位置。那些没有采用速度传感器的算法被称为“无传感器控制”。

　　矢量控制算法描述

　　已实施的控制算法的概述框图请见图3。与其他面向矢量控制的方法一样，它能够分别控制感应电机的励磁和扭矩。控制的目的是为了调节电机速度，速度命令值由高级控制进行设置。该算法在两条控制回路中实施，快速内部控制回路实施采用125 μs周期，慢速外部控制回路的实施采用1毫秒周期。

　　为了实现感应电机控制，该算法使用一组馈入信号。基本馈入信号是DC总线电压、三相定子电流，它们是从DC总线电流和电机速度重构而来。为了实现正确操作，控制结构要求电机轴上有速度传感器。在提供算法的情况下，使用增量编码器。

　　图3 控制算法框图

　　快速控制回路实施两个独立电流控制回路，它们是直轴和正交轴电流(isd、isq)PI控制器。直轴电流(isd)用于控制转子磁通，正交轴电流(isq)对应电机扭矩。电流PI控制器的输出用去藕定子电压的相应d和q轴部分进行汇总，这样我们就获得了应用于电机的定子电压的理想空间矢量。快速控制回路执行所有必要任务，支持定子电流部分的独立控制。这些功能模块包括：

• 三相电流重构;
• 前向Clark转换;
• 前向和后向Park转换;
• 转子磁化通量位置估算;
• DC总线电压波动消除;
• 空间矢量调制(SVM)。

　　慢速控制回路执行速度和磁场弱化控制器和低优先级控制任务。PI速度控制器输出为生成定子电流的正交轴分量(isq)的扭矩设置参考。生成定子电流的直轴分量(isd)的磁通参考由磁场弱化控制器设置。自适应电路纠正转子时间常量，最大限度地减少转子磁通位置估算的错误。