励磁型同步电动机的矢量控制技术

励磁型可用三电平逆变器驱动，用于高压大功率传动，如大功率水泵、风机、轧钢机等传动。

励磁型同步电动机的矢量变换图如图5-33，转子励磁绕组为旋转坐标系m_t，励磁电流为i_uf，在m_t轴上有分量i_st、i_sm，按电机学有：

T_e=C_mФ_ri_st

式中 T_e——电磁转矩；

C_m——系数；

Ф_r——转子磁通；

i_st——转矩励磁分量。(www.xing528.com)

图5-33 同步电动机矢量变换

图5-34 同步电动机SVPWM矢量控制系统

矢量变换矢量变换控制系统图如图5-34所示，采用双闭环回路（转速闭环和电流闭环）。控制过程如下：测得的转速与给定值比较后，经转速调节器ASR调节，输出的是转矩给定信号T_e^*。系统另一给定量Ф^*，经磁通滞后模型得到Ф_r^*，T_e^*除以Ф_r^*即得到定子电流给定转矩分量的给定信号i_st。与此同时乘以系数TФ即得合成励磁电流给定信号i_r^*。按功率因数要求，系统还给出定子电流励磁分量给定信号i_sm^*，然后将i_r^*、i_st^*、i_sm和来自位置传感器BQ的旋转坐标相位角θ，一起送到矢量运算器进行矢量运算，便可计算出定子三相电流绐定值信号i_A^*、i_B^*、i_C^*和励磁电流给定信号i_f^*。通过ACR和AFR实行电流闭环控制，可使实际电流i_A、i_B、i_C及i_f跟随其给定值变化，获得良好的动态性能。当负载变化时还能尽量保持同步电动机的气隙磁通定子电动势及功率因数不变。

以上是控制过程，得到了电流给定值，接着要将给定值与一实际电流值进行比较，得到差值也就是控制值，送到变换器进行3/2变换及电流、电压转换，输出参考电压矢量两个分量u_α、u_β，送到逆变器，经过SVPWM算法运算，便可得到开关模式，输出开关信号控制电动机运行。