Tecnologia di controllo vettoriale ad anello aperto per motori a riluttanza sincroni

Grazie ai suoi vantaggi unici rispetto ai motori asincroni e ai motori sincroni a magneti permanenti, ha buone prospettive di applicazione nel campo della trasmissione tradizionale e della guida emergente dei veicoli elettrici.

In termini di struttura e principio, SynRM è più simile a un motore sincrono a magneti permanenti senza magneti permanenti. Hanno modelli matematici simili. Pertanto, per la modalità di azionamento SynRM: nell'hardware, completamente compatibile con la piattaforma matura di azionamento del motore sincrono a magnete permanente, riducendo il costo del sistema di controllo dell'azionamento del motore sincrono a riluttanza. Nel software, secondo le caratteristiche del modello matematico del motore sincrono a riluttanza, viene sviluppato un nuovo osservatore di flusso per realizzare il controllo del disaccoppiamento vettoriale di questo tipo di motore. Il suo diagramma a blocchi di controllo vettoriale ad anello aperto è il seguente.

Schema a blocchi del controllo vettoriale ad anello aperto

Il controllo vettoriale ad anello aperto può ottenere migliori prestazioni dinamiche e statiche dei motori sincroni a riluttanza, ma dipende fortemente dai parametri del motore. La precisione dei parametri del motore nel modello influisce direttamente sulla progettazione ragionevole della larghezza di banda del controller, nonché sulla precisione dell'osservazione del collegamento di flusso e dell'osservazione della velocità, che a sua volta influisce sulle prestazioni di regolazione della velocità del sistema. I parametri del motore sincrono a riluttanza sono più severi di quelli del motore sincrono a magnete permanente, il che rappresenta un problema per il controllo.

In considerazione dei problemi e delle caratteristiche di cui sopra, la nostra azienda ha effettuato ricerche approfondite e ottimizzazione sulla tecnologia di controllo vettoriale ad anello aperto del motore sincrono a riluttanza sulla piattaforma AC310, in modo da ottenere eccellenti prestazioni dinamiche e statiche. I risultati significativi specifici sono i seguenti:

(1) Basato sulla piattaforma software di controllo vettoriale leader esistente, il nuovo osservatore di flusso viene utilizzato per ottenere una sensibilità inferiore dei parametri del motore, un'osservazione accurata della posizione del rotore e un disaccoppiamento accurato della corrente.

(2) Nuovo apprendimento delle caratteristiche di saturazione dell'induttanza del motore. Poiché SynRM si basa sul funzionamento con coppia di riluttanza, il fenomeno della saturazione del circuito magnetico del motore è ovvio e i parametri di induttanza del motore sono fortemente influenzati dalla saturazione del circuito magnetico. L'induttanza dell'asse diretto Ld e l'induttanza dell'asse trasversale Lq non sono valori fissi, che influenzano seriamente la risposta transitoria e il controllo preciso, per cui le prestazioni di controllo del motore non possono essere ottimizzate. Oltre all'autoapprendimento convenzionale, l'AC310 ha sviluppato di recente la funzione di apprendimento della saturazione dei parametri di induttanza, che ha un tempo di apprendimento breve e un'elevata precisione di apprendimento. Mediante l'apprendimento, le caratteristiche di saturazione dell'induttanza degli assi d e q del motore possono essere ottenute con diversi livelli di saturazione magnetica, in modo che il motore possa essere controllato in modo più preciso. La figura seguente mostra la curva di apprendimento della curva di saturazione dell'induttanza di un motore sincrono a riluttanza utilizzato nel campo reale.

Nuovo apprendimento delle caratteristiche di saturazione dell'induttanza del motore

(3) Controllo MTPA. Per una macchina sincrona a riluttanza, non vi è alcuna perdita di rame nel rotore senza avvolgimento e la perdita è concentrata principalmente sul lato statore. Il controllo del rapporto massimo coppia-corrente viene utilizzato per distribuire in modo ottimale la corrente dello statore sull'asse dq per ridurre al minimo la corrente dello statore, riducendo così al minimo la perdita di rame dello statore per ottenere un'efficienza ottimale.

Secondo l'espressione della coppia:

Se l'induttanza è considerata costante, quando θ = π / 4, la coppia erogata alla stessa corrente statorica è la maggiore. Tuttavia, nel funzionamento effettivo del motore, la saturazione magnetica ha una grande influenza sui parametri del motore. In questo momento, l'angolo di coppia ottimale θ si discosterà da π/4 e il controllo ottimale dell'efficienza non può essere ottenuto utilizzando l'angolo di corrente costante di 45°. Attraverso le caratteristiche di saturazione dell'induttanza del motore, viene impostata la curva MTPA e l'angolo di corrente viene regolato automaticamente, in modo da ottenere il controllo di efficienza ottimale a qualsiasi frequenza e carico e l'efficienza energetica del motore sincrono a riluttanza viene esercitata a IE4 e superiore.

Controllo MTPA

(4) Controllo dell'indebolimento del campo. Il motore è soggetto al controllo MTPA al di sotto della velocità di base e il controllo di indebolimento del campo viene eseguito al di sopra della velocità di base per massimizzare l'uso del limite di tensione per massimizzare la coppia di uscita ed espandere l'intervallo di potenza costante.

Quella che segue è una forma d'onda di test parziale:

Tempo di accelerazione e decelerazione 0,1 s, accelerazione a vuoto da 0 alla frequenza nominale e decelerazione rapida

Tempo di accelerazione e decelerazione 0,1 s, pieno carico da 0 alla frequenza nominale, accelerazione rapida e decelerazione rapida

Aggiunto e scaricato improvvisamente il 180% del carico nominale

Aumento improvviso della velocità nominale 1,3 volte, scarica improvvisa a pieno carico

Tensione di ingresso ridotta del 20%, test del limite di carico nominale della velocità nominale

Riepilogo

La tecnologia di controllo vettoriale ad anello aperto del motore a riluttanza sincrono dell'inverter AC310 può azionare il motore a riluttanza sincrono in modo stabile e affidabile e ha ottenuto un eccellente effetto di controllo. Questa è la prima produzione generalizzata nazionale della tecnologia di controllo dei motori sincroni a riluttanza. Nato dall'infinita ricerca della guida, VEICHI continuerà a fornire ai clienti le ultime e migliori soluzioni di guida elettrica.