永磁同步曳引機變頻調(diào)速系統(tǒng)的內(nèi)?？刂?/h1>
2017-08-07 09:50:43李明輝
電機與控制應(yīng)用 2017年7期
李明輝
(西繼迅達電梯有限公司,河南 許昌 461000)
永磁同步曳引機變頻調(diào)速系統(tǒng)的內(nèi)?？刂?/p>
李明輝
(西繼迅達電梯有限公司,河南 許昌 461000)
永磁同步曳引機是典型的非線性多變量強耦合系統(tǒng)，在同步旋轉(zhuǎn)坐標系下dq軸電流存在耦合，傳統(tǒng)的PI控制器無法實現(xiàn)解耦，提出一種基于內(nèi)模控制原理和空間矢量算法相結(jié)合的高性能永磁同步曳引機解耦控制方法，用內(nèi)?？刂撇呗钥刂评硐腚姍C模型，對定子電流交叉耦合電勢動態(tài)解耦，提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能，同時在整個電流閉環(huán)過程中對參數(shù)攝動和外擾動具有良好的魯棒性，這種方法不需要額外的電機參數(shù)和檢測硬件，試驗結(jié)果驗證了這種方法有效可行。
永磁同步曳引機； 內(nèi)?？刂疲?解耦； 穩(wěn)態(tài)誤差; 觀測器； 空間矢量脈寬調(diào)制
0 引 言
永磁同步曳引機(Permanent Magnet Synchronous Traction Machine,PMSTM)以其體積小、功率密度高、轉(zhuǎn)矩/慣量比高等特點在電梯行業(yè)應(yīng)用非常廣泛。低速大轉(zhuǎn)矩的應(yīng)用特性決定了電梯PMSTM多采用凸極效應(yīng)明顯的外轉(zhuǎn)子集中繞組結(jié)構(gòu)。集中繞組PMSTM含有豐富的定子磁勢諧波，在同步旋轉(zhuǎn)坐標系下定子電壓中耦合電壓和反電勢對dq軸電流交叉耦合作用復(fù)雜。傳統(tǒng)同步PI控制依賴電機本體參數(shù)，且忽略了dq軸電流交叉耦合，實際工程中，當其中一個軸上的電流改變時，對另一軸上電流產(chǎn)生瞬時誤差，使轉(zhuǎn)矩輸出產(chǎn)生瞬時畸變，影響系統(tǒng)動態(tài)性能。
內(nèi)模控制(Internal Model Control,IMC)作為一種先進的控制技術(shù)，其不過分依賴于被控對象的準確數(shù)學模型，在PI解耦電流主控器的基礎(chǔ)上，構(gòu)造電流環(huán)的內(nèi)模狀態(tài)方程，利用IMC原理設(shè)計電流環(huán)觀測器，實現(xiàn)電流補償控制，對系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)攝動及外部環(huán)境擾動具有自適應(yīng)性。系統(tǒng)跟蹤性能好，魯棒性強 ，控制器參數(shù)單一，結(jié)構(gòu)和算法簡單，調(diào)整方向明確，工程上易于實現(xiàn)。
1 PMSTM的數(shù)學模型
不考慮PMSTM的制動系統(tǒng)，PMSTM可簡化為凸極效應(yīng)明顯的永磁同步電機(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)，在同步旋轉(zhuǎn)坐標系下數(shù)學模型為
式中:Ld、Lq——直軸和交軸電感；ψ——轉(zhuǎn)子磁鋼產(chǎn)生的永磁磁鏈；R——定子繞組電阻；ω——轉(zhuǎn)子電角速度；id、iq——直軸和交軸電流；ud、uq——直軸和交軸電壓。
由式(1)和式(2)可見,模型的準確度依賴于系統(tǒng)參數(shù)。對定子電流id、iq表現(xiàn)為一階時間滯后環(huán)節(jié)，d軸和q軸電流分別對q軸和d軸方向產(chǎn)生耦合電動勢。如果定子電流id、iq完全解耦，由式(1)和式(2)可得
式中:ud0、uq0——電流解耦后的直軸和交軸電壓。
2 基于IMC觀測器的PMSTM控制設(shè)計
IMC的原理是利用反饋濾波器來改善魯棒性和對抗性，本質(zhì)是一種魯棒控制方法，是PI控制的擴展，等效于交叉解耦的PI控制。其原理如圖1所示：R(s)為參考輸入，F(xiàn)(s)為信號反饋，E(s)為PI控制器輸出，C(s)為內(nèi)?？刂破?，G(s)為系統(tǒng)傳遞函數(shù)，Gm(s)為內(nèi)模，d(s)為擾動信號，Y(s)為輸出。
圖1 內(nèi)?？刂圃韴D
根據(jù)圖1可得
如果內(nèi)模建模精確，與系統(tǒng)模型匹配，即Gm(s)=G(s)，則由式(5)、式(6)可得
由式(7)可知，系統(tǒng)反饋信號F(s)就是擾動信號d(s)；由式(8)可知，如果C(s)G(s)=1，C(s)=1/G(s)，系統(tǒng)可對擾動信號進行完全補償，Y(s)=R(s),系統(tǒng)實現(xiàn)開環(huán)系統(tǒng)控制，輸出信號可以直接跟蹤輸入信號。
按照上述IMC原理，將式(3)和式(4)拉普拉斯變換后得
可得
其中：
若使C(s)=D-1(s)，就構(gòu)成IMC，使得輸出Y(s)=R(s)，則輸出電流可以直接跟蹤指令電流。由于D(s)表現(xiàn)為一階系統(tǒng)，沒有純時延和右半平面的零點，所以系統(tǒng)是天然穩(wěn)定的。為了優(yōu)化控制器參數(shù)，增加一個低通濾波器，增強系統(tǒng)魯棒性，定義：
其中：
式中：α——調(diào)制系數(shù)。
則所定義的C(s)為
將內(nèi)模結(jié)構(gòu)模型等效為反饋控制模型，如圖2所示。
圖2 等效反饋控制模型
其中：H(s)=
可以看出IMC本質(zhì)是PI控制的一個擴展，等效于交叉解耦的PI控制。從以上分析可以得到如圖3所示的電流內(nèi)模解耦控制器框圖。
圖3 電流內(nèi)模解耦控制器
由圖3可知，內(nèi)模解耦控制調(diào)節(jié)參數(shù)只有α，算法簡單，參數(shù)單一，在線調(diào)試方便，且系統(tǒng)沒有超調(diào)，是天然穩(wěn)定的。系統(tǒng)階躍響應(yīng)上升時間與參數(shù)α的關(guān)系為
由式(15)可知，系統(tǒng)響應(yīng)時間tr與調(diào)節(jié)參數(shù)α成反比例，增大調(diào)節(jié)參數(shù)α將減小系統(tǒng)響應(yīng)時間，加快系統(tǒng)響應(yīng)速度，但是α不能無限增大，實際工程中系統(tǒng)響應(yīng)時間受限于硬件的電氣時間常數(shù)。
3 IMC在SVPWM電流環(huán)控制中的應(yīng)用
圖4 帶內(nèi)?？刂破鞯腟VPWM控制系統(tǒng)圖
4 試驗平臺的硬件和軟件設(shè)計
4. 1 硬件設(shè)計
試驗平臺硬件采用美國TI公司的TMS320F2812 DSP最小系統(tǒng)為核心算法處理器，德國SEMIKRON的SKD75為三相整流電路，日本三菱公司的PM75RLA120 IPM為三相電壓源逆變器，以瑞士LA霍爾電量傳感器和德國海德漢公司ERN1387 sin/cos編碼器為反饋傳感器，組成PMSTM變頻調(diào)速驅(qū)動控制平臺，如圖5所示。
圖5 試驗系統(tǒng)組成框圖
霍爾電流傳感器將A、B相電流隔離轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)過運放電路輸入到DSP的A/D模塊進行采樣計算、內(nèi)?？刂破鹘徊娼怦畹忍幚淼玫椒答侂娏鞣至?，與sin/cos編碼器C、D采集的轉(zhuǎn)子角度位置信息一起參與電流環(huán)的調(diào)節(jié)運算，sin/cos編碼器A、B經(jīng)過比較電路獲取正交信號,輸入到DSP的正交編碼脈沖電路(QEP),通過檢測脈沖的邊沿信號4倍頻后給DSP內(nèi)部計數(shù)器，計算出轉(zhuǎn)子反饋速度,參與速度環(huán)的調(diào)節(jié)運算。
4. 2 軟件設(shè)計
系統(tǒng)軟件設(shè)計主要有主程序、中斷程序和子程序三部分組成。主程序主要完成DSP內(nèi)部控制寄存器的初始化，系統(tǒng)上電自檢，函數(shù)初始化，參數(shù)的設(shè)定、標幺，中斷處理，HMI調(diào)用等，如圖6(a)所示。考慮到PMSTM控制的實時性和快速響應(yīng)，把電流、電壓、編碼器的信號采集，控制算法以及SVPWM波的產(chǎn)生，功率器件保護等放在定時中斷程序里，如圖6(b)所示。將通信、人機交互、算法單元等編譯成子程序供調(diào)用。
圖6 曳引機控制程序流程圖
5 試驗及結(jié)果分析
試驗平臺中選用的PMSTM額定轉(zhuǎn)速為180 r/min，額定功率11.7 kW,額定電流24 A,額定轉(zhuǎn)矩670 N·m，磁極數(shù)24極，定子相電阻0.345 Ω，電感14.2 mH,電流環(huán)采樣頻率選取16 kHz，速度環(huán)采樣頻率選取160 Hz，采用內(nèi)模交叉解耦控制和PI控制對比，每個采樣周期在TMS320F2812的緩沖區(qū)中記錄速度、電流的指令值和反饋值，利用DLOG4CH四通道軟件記錄模塊，通過XDS510仿真器將記錄數(shù)據(jù)發(fā)送到CCS仿真軟件，利用軟件的Graph功能實時記錄、比較指令值和反饋值之間的誤差。通過HMI的SCI串行通信接口將采樣數(shù)據(jù)傳送到PC中，運用MATLAB進行存儲、處理分析、比較顯示。
試驗中，初始角速度給定為20π rad/s,在t=0.08 s時刻角速度給定由 20π rad/s升為40π rad/s, 在t=0.57 s時刻角速度給定從40π rad/s降到20π rad/s，每間隔6.25 ms獲取一組PMSTM角速度ω、電流iq、電流id、A相電流iA試驗數(shù)據(jù)，將試驗數(shù)據(jù)繪制成時域曲線。圖7和圖8分別為IMC交叉解耦控制和傳統(tǒng)PI控制所得到的角速度ω、電流iq、電流id、A相電流iA的時域曲線圖。兩種控制方式所得到的角速度ω的響應(yīng)時間基本相同，IMC所得到的角速度ω的穩(wěn)態(tài)誤差為PI控制的40%，iq和id電流紋波值為PI控制的50%，對電流環(huán)實現(xiàn)了更好的補償控制。
圖7 IMC控制得到的ω、iq、id和iA
圖8 PI控制得到的ω、iq、id和iA
通過對角速度ω分別為10π、20π、30π、40π、50π rad/s時，IMC和PI控制方式試驗所得數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，得出兩種控制方式的主要參數(shù)對比，如表1所示?？梢姡贗MC控制方式下的角速度穩(wěn)態(tài)誤差小于PI控制方式下的角速度穩(wěn)態(tài)誤差，而且，隨著角速度越大穩(wěn)態(tài)誤差越??；IMC控制方式下的iq和id電流紋波值小于PI控制方式下的iq和id電流紋波值，而且，隨著角速度越大電流紋波值越小。
表1 IMC和PI控制方式的試驗結(jié)果
6 結(jié) 語
本文針對電梯PMSTM多變量強耦合系統(tǒng)，受參數(shù)攝動和外擾動影響問題，利用IMC原理，構(gòu)造電壓和電流的內(nèi)模方程，提出了一種基于內(nèi)模控制原理和空間矢量算法相結(jié)合的交叉解耦控制方法。該方法系統(tǒng)響應(yīng)快，魯棒性好，在動態(tài)和穩(wěn)態(tài)下都能達到很高的控制精度，控制算法易于用DSP實現(xiàn)，適用于轉(zhuǎn)子磁場定向的SVPWM矢量控制。經(jīng)過基于TMS320F2812試驗平臺的工程實際驗證，各項指標滿足電梯PMSTM控制要求。
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Internal Model Control of Permanent Magnet Synchronous Traction Machine Variable Frequency Drive System
LI Minghui
(XJ Schindler Elevator Co., Ltd., Xuchang 461000, China)
The permanent magnet synchronous traction machine was a typical nonlinear multi-variable coupled system, there was cross-coupling betweendqcurrents in synchronous-frame, thedqcurrents could not be decoupled by the traditional PI, a combination of high performance permanent magnet synchronous traction machine control method based on the intima of the control principle and space vector algorithm decoupling was proposed, the internal model control (IMC) was used to control an ideal motor decoupled model, which was designed to dynamic decoupling of the stator current cross-coupling potential, the system dynamic response performance was improved,the robustness of parameter uncertainties and disturbances in the current loops was satisfied, extra motor parameters and hardwares were not necessary in this method, the experimental results showed the feasibility and effectiveness.
permanent magnet synchronous traction machine (PMSTM); internal model control (IMC); decoupling; steady-state error; observer; space vector puls width modulation (SVPWM)
國家質(zhì)檢總局公益性行業(yè)科研專項資助項目(G2013709);河南省博士后研發(fā)基地資助項目(豫人社博管[2015]8號)
李明輝(1970—)，男，高級工程師，研究方向為電梯驅(qū)動與控制。
TM 341
A
1673-6540(2017)07- 0071- 05
2016 -10 -21
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李明輝
(西繼迅達電梯有限公司,河南 許昌 461000)
永磁同步曳引機變頻調(diào)速系統(tǒng)的內(nèi)?？刂?/p>
李明輝
(西繼迅達電梯有限公司,河南 許昌 461000)
永磁同步曳引機是典型的非線性多變量強耦合系統(tǒng)，在同步旋轉(zhuǎn)坐標系下dq軸電流存在耦合，傳統(tǒng)的PI控制器無法實現(xiàn)解耦，提出一種基于內(nèi)模控制原理和空間矢量算法相結(jié)合的高性能永磁同步曳引機解耦控制方法，用內(nèi)?？刂撇呗钥刂评硐腚姍C模型，對定子電流交叉耦合電勢動態(tài)解耦，提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能，同時在整個電流閉環(huán)過程中對參數(shù)攝動和外擾動具有良好的魯棒性，這種方法不需要額外的電機參數(shù)和檢測硬件，試驗結(jié)果驗證了這種方法有效可行。
永磁同步曳引機； 內(nèi)?？刂疲?解耦； 穩(wěn)態(tài)誤差; 觀測器； 空間矢量脈寬調(diào)制
0 引 言
永磁同步曳引機(Permanent Magnet Synchronous Traction Machine,PMSTM)以其體積小、功率密度高、轉(zhuǎn)矩/慣量比高等特點在電梯行業(yè)應(yīng)用非常廣泛。低速大轉(zhuǎn)矩的應(yīng)用特性決定了電梯PMSTM多采用凸極效應(yīng)明顯的外轉(zhuǎn)子集中繞組結(jié)構(gòu)。集中繞組PMSTM含有豐富的定子磁勢諧波，在同步旋轉(zhuǎn)坐標系下定子電壓中耦合電壓和反電勢對dq軸電流交叉耦合作用復(fù)雜。傳統(tǒng)同步PI控制依賴電機本體參數(shù)，且忽略了dq軸電流交叉耦合，實際工程中，當其中一個軸上的電流改變時，對另一軸上電流產(chǎn)生瞬時誤差，使轉(zhuǎn)矩輸出產(chǎn)生瞬時畸變，影響系統(tǒng)動態(tài)性能。
內(nèi)模控制(Internal Model Control,IMC)作為一種先進的控制技術(shù)，其不過分依賴于被控對象的準確數(shù)學模型，在PI解耦電流主控器的基礎(chǔ)上，構(gòu)造電流環(huán)的內(nèi)模狀態(tài)方程，利用IMC原理設(shè)計電流環(huán)觀測器，實現(xiàn)電流補償控制，對系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)攝動及外部環(huán)境擾動具有自適應(yīng)性。系統(tǒng)跟蹤性能好，魯棒性強 ，控制器參數(shù)單一，結(jié)構(gòu)和算法簡單，調(diào)整方向明確，工程上易于實現(xiàn)。
1 PMSTM的數(shù)學模型
不考慮PMSTM的制動系統(tǒng)，PMSTM可簡化為凸極效應(yīng)明顯的永磁同步電機(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)，在同步旋轉(zhuǎn)坐標系下數(shù)學模型為
式中:Ld、Lq——直軸和交軸電感；ψ——轉(zhuǎn)子磁鋼產(chǎn)生的永磁磁鏈；R——定子繞組電阻；ω——轉(zhuǎn)子電角速度；id、iq——直軸和交軸電流；ud、uq——直軸和交軸電壓。
由式(1)和式(2)可見,模型的準確度依賴于系統(tǒng)參數(shù)。對定子電流id、iq表現(xiàn)為一階時間滯后環(huán)節(jié)，d軸和q軸電流分別對q軸和d軸方向產(chǎn)生耦合電動勢。如果定子電流id、iq完全解耦，由式(1)和式(2)可得
式中:ud0、uq0——電流解耦后的直軸和交軸電壓。
2 基于IMC觀測器的PMSTM控制設(shè)計
IMC的原理是利用反饋濾波器來改善魯棒性和對抗性，本質(zhì)是一種魯棒控制方法，是PI控制的擴展，等效于交叉解耦的PI控制。其原理如圖1所示：R(s)為參考輸入，F(xiàn)(s)為信號反饋，E(s)為PI控制器輸出，C(s)為內(nèi)?？刂破?，G(s)為系統(tǒng)傳遞函數(shù)，Gm(s)為內(nèi)模，d(s)為擾動信號，Y(s)為輸出。
圖1 內(nèi)?？刂圃韴D
根據(jù)圖1可得
如果內(nèi)模建模精確，與系統(tǒng)模型匹配，即Gm(s)=G(s)，則由式(5)、式(6)可得
由式(7)可知，系統(tǒng)反饋信號F(s)就是擾動信號d(s)；由式(8)可知，如果C(s)G(s)=1，C(s)=1/G(s)，系統(tǒng)可對擾動信號進行完全補償，Y(s)=R(s),系統(tǒng)實現(xiàn)開環(huán)系統(tǒng)控制，輸出信號可以直接跟蹤輸入信號。
按照上述IMC原理，將式(3)和式(4)拉普拉斯變換后得
可得
其中：
若使C(s)=D-1(s)，就構(gòu)成IMC，使得輸出Y(s)=R(s)，則輸出電流可以直接跟蹤指令電流。由于D(s)表現(xiàn)為一階系統(tǒng)，沒有純時延和右半平面的零點，所以系統(tǒng)是天然穩(wěn)定的。為了優(yōu)化控制器參數(shù)，增加一個低通濾波器，增強系統(tǒng)魯棒性，定義：
其中：
式中：α——調(diào)制系數(shù)。
則所定義的C(s)為
將內(nèi)模結(jié)構(gòu)模型等效為反饋控制模型，如圖2所示。
圖2 等效反饋控制模型
其中：H(s)=
可以看出IMC本質(zhì)是PI控制的一個擴展，等效于交叉解耦的PI控制。從以上分析可以得到如圖3所示的電流內(nèi)模解耦控制器框圖。
圖3 電流內(nèi)模解耦控制器
由圖3可知，內(nèi)模解耦控制調(diào)節(jié)參數(shù)只有α，算法簡單，參數(shù)單一，在線調(diào)試方便，且系統(tǒng)沒有超調(diào)，是天然穩(wěn)定的。系統(tǒng)階躍響應(yīng)上升時間與參數(shù)α的關(guān)系為
由式(15)可知，系統(tǒng)響應(yīng)時間tr與調(diào)節(jié)參數(shù)α成反比例，增大調(diào)節(jié)參數(shù)α將減小系統(tǒng)響應(yīng)時間，加快系統(tǒng)響應(yīng)速度，但是α不能無限增大，實際工程中系統(tǒng)響應(yīng)時間受限于硬件的電氣時間常數(shù)。
3 IMC在SVPWM電流環(huán)控制中的應(yīng)用
圖4 帶內(nèi)?？刂破鞯腟VPWM控制系統(tǒng)圖
4 試驗平臺的硬件和軟件設(shè)計
4. 1 硬件設(shè)計
試驗平臺硬件采用美國TI公司的TMS320F2812 DSP最小系統(tǒng)為核心算法處理器，德國SEMIKRON的SKD75為三相整流電路，日本三菱公司的PM75RLA120 IPM為三相電壓源逆變器，以瑞士LA霍爾電量傳感器和德國海德漢公司ERN1387 sin/cos編碼器為反饋傳感器，組成PMSTM變頻調(diào)速驅(qū)動控制平臺，如圖5所示。
圖5 試驗系統(tǒng)組成框圖
霍爾電流傳感器將A、B相電流隔離轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)過運放電路輸入到DSP的A/D模塊進行采樣計算、內(nèi)?？刂破鹘徊娼怦畹忍幚淼玫椒答侂娏鞣至?，與sin/cos編碼器C、D采集的轉(zhuǎn)子角度位置信息一起參與電流環(huán)的調(diào)節(jié)運算，sin/cos編碼器A、B經(jīng)過比較電路獲取正交信號,輸入到DSP的正交編碼脈沖電路(QEP),通過檢測脈沖的邊沿信號4倍頻后給DSP內(nèi)部計數(shù)器，計算出轉(zhuǎn)子反饋速度,參與速度環(huán)的調(diào)節(jié)運算。
4. 2 軟件設(shè)計
系統(tǒng)軟件設(shè)計主要有主程序、中斷程序和子程序三部分組成。主程序主要完成DSP內(nèi)部控制寄存器的初始化，系統(tǒng)上電自檢，函數(shù)初始化，參數(shù)的設(shè)定、標幺，中斷處理，HMI調(diào)用等，如圖6(a)所示。考慮到PMSTM控制的實時性和快速響應(yīng)，把電流、電壓、編碼器的信號采集，控制算法以及SVPWM波的產(chǎn)生，功率器件保護等放在定時中斷程序里，如圖6(b)所示。將通信、人機交互、算法單元等編譯成子程序供調(diào)用。
圖6 曳引機控制程序流程圖
5 試驗及結(jié)果分析
試驗平臺中選用的PMSTM額定轉(zhuǎn)速為180 r/min，額定功率11.7 kW,額定電流24 A,額定轉(zhuǎn)矩670 N·m，磁極數(shù)24極，定子相電阻0.345 Ω，電感14.2 mH,電流環(huán)采樣頻率選取16 kHz，速度環(huán)采樣頻率選取160 Hz，采用內(nèi)模交叉解耦控制和PI控制對比，每個采樣周期在TMS320F2812的緩沖區(qū)中記錄速度、電流的指令值和反饋值，利用DLOG4CH四通道軟件記錄模塊，通過XDS510仿真器將記錄數(shù)據(jù)發(fā)送到CCS仿真軟件，利用軟件的Graph功能實時記錄、比較指令值和反饋值之間的誤差。通過HMI的SCI串行通信接口將采樣數(shù)據(jù)傳送到PC中，運用MATLAB進行存儲、處理分析、比較顯示。
試驗中，初始角速度給定為20π rad/s,在t=0.08 s時刻角速度給定由 20π rad/s升為40π rad/s, 在t=0.57 s時刻角速度給定從40π rad/s降到20π rad/s，每間隔6.25 ms獲取一組PMSTM角速度ω、電流iq、電流id、A相電流iA試驗數(shù)據(jù)，將試驗數(shù)據(jù)繪制成時域曲線。圖7和圖8分別為IMC交叉解耦控制和傳統(tǒng)PI控制所得到的角速度ω、電流iq、電流id、A相電流iA的時域曲線圖。兩種控制方式所得到的角速度ω的響應(yīng)時間基本相同，IMC所得到的角速度ω的穩(wěn)態(tài)誤差為PI控制的40%，iq和id電流紋波值為PI控制的50%，對電流環(huán)實現(xiàn)了更好的補償控制。
圖7 IMC控制得到的ω、iq、id和iA
圖8 PI控制得到的ω、iq、id和iA
通過對角速度ω分別為10π、20π、30π、40π、50π rad/s時，IMC和PI控制方式試驗所得數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，得出兩種控制方式的主要參數(shù)對比，如表1所示?？梢姡贗MC控制方式下的角速度穩(wěn)態(tài)誤差小于PI控制方式下的角速度穩(wěn)態(tài)誤差，而且，隨著角速度越大穩(wěn)態(tài)誤差越??；IMC控制方式下的iq和id電流紋波值小于PI控制方式下的iq和id電流紋波值，而且，隨著角速度越大電流紋波值越小。
表1 IMC和PI控制方式的試驗結(jié)果
6 結(jié) 語
本文針對電梯PMSTM多變量強耦合系統(tǒng)，受參數(shù)攝動和外擾動影響問題，利用IMC原理，構(gòu)造電壓和電流的內(nèi)模方程，提出了一種基于內(nèi)模控制原理和空間矢量算法相結(jié)合的交叉解耦控制方法。該方法系統(tǒng)響應(yīng)快，魯棒性好，在動態(tài)和穩(wěn)態(tài)下都能達到很高的控制精度，控制算法易于用DSP實現(xiàn)，適用于轉(zhuǎn)子磁場定向的SVPWM矢量控制。經(jīng)過基于TMS320F2812試驗平臺的工程實際驗證，各項指標滿足電梯PMSTM控制要求。
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Internal Model Control of Permanent Magnet Synchronous Traction Machine Variable Frequency Drive System
LI Minghui
(XJ Schindler Elevator Co., Ltd., Xuchang 461000, China)
The permanent magnet synchronous traction machine was a typical nonlinear multi-variable coupled system, there was cross-coupling betweendqcurrents in synchronous-frame, thedqcurrents could not be decoupled by the traditional PI, a combination of high performance permanent magnet synchronous traction machine control method based on the intima of the control principle and space vector algorithm decoupling was proposed, the internal model control (IMC) was used to control an ideal motor decoupled model, which was designed to dynamic decoupling of the stator current cross-coupling potential, the system dynamic response performance was improved,the robustness of parameter uncertainties and disturbances in the current loops was satisfied, extra motor parameters and hardwares were not necessary in this method, the experimental results showed the feasibility and effectiveness.
permanent magnet synchronous traction machine (PMSTM); internal model control (IMC); decoupling; steady-state error; observer; space vector puls width modulation (SVPWM)
國家質(zhì)檢總局公益性行業(yè)科研專項資助項目(G2013709);河南省博士后研發(fā)基地資助項目(豫人社博管[2015]8號)
李明輝(1970—)，男，高級工程師，研究方向為電梯驅(qū)動與控制。
TM 341
A
1673-6540(2017)07- 0071- 05
2016 -10 -21
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