Tecnología de control vectorial de bucle abierto para motores síncronos de reluctancia

Debido a sus ventajas únicas en comparación con los motores asíncronos y los motores síncronos de imán permanente, tiene una buena perspectiva de aplicación en el campo de la transmisión tradicional y la conducción de vehículos eléctricos emergentes.

En términos de estructura y principio, SynRM se parece más a un motor síncrono de imán permanente al que se le quitaron los imanes permanentes. Tienen modelos matemáticos similares. Por lo tanto, para el modo de accionamiento SynRM: en hardware, totalmente compatible con la plataforma madura de accionamiento de motor síncrono de imanes permanentes, lo que reduce el costo del sistema de control de accionamiento de motor de reluctancia síncrona. En el software, de acuerdo con las características del modelo matemático del motor de reluctancia síncrona, se desarrolla un nuevo observador de flujo para realizar el control de desacoplamiento vectorial de este tipo de motor. Su diagrama de bloques de control vectorial de bucle abierto es el siguiente.

Diagrama de bloques de control vectorial de lazo abierto

El control vectorial de bucle abierto puede lograr un mejor rendimiento dinámico y estático de los motores de reluctancia síncronos, pero depende en gran medida de los parámetros del motor. La precisión de los parámetros del motor en el modelo afecta directamente el diseño razonable del ancho de banda del controlador, así como la precisión de la observación del enlace de flujo y la observación de la velocidad, lo que a su vez afecta el rendimiento de regulación de velocidad del sistema. Los parámetros del motor síncrono de reluctancia son más severos que los del motor síncrono de imanes permanentes, lo que plantea un problema de control.

En vista de los problemas y características anteriores, nuestra empresa ha llevado a cabo una investigación y optimización exhaustivas de la tecnología de control vectorial de circuito abierto del motor de reluctancia síncrono en la plataforma AC310, para obtener un excelente rendimiento dinámico y estático. Los resultados significativos específicos son los siguientes:

(1) Basado en la plataforma de software de control vectorial líder existente, el nuevo observador de flujo se utiliza para lograr una menor sensibilidad de los parámetros del motor, una observación precisa de la posición del rotor y un desacoplamiento de corriente preciso.

(2) Nuevo aprendizaje de las características de saturación de la inductancia del motor. Dado que SynRM se basa en la operación de par de reluctancia, el fenómeno de saturación del circuito magnético del motor es obvio y los parámetros de inductancia del motor se ven muy afectados por la saturación del circuito magnético. La inductancia del eje directo Ld y la inductancia del eje transversal Lq no son valores fijos, lo que afecta gravemente la respuesta transitoria y el control preciso, por lo que no se puede optimizar el rendimiento del control del motor. Además del autoaprendizaje convencional, el AC310 ha desarrollado recientemente la función de aprendizaje de saturación de parámetros de inductancia, que tiene un tiempo de aprendizaje corto y una alta precisión de aprendizaje. Mediante el aprendizaje, las características de saturación de inductancia de los ejes d y q del motor se pueden obtener bajo diferentes niveles de saturación magnética, de modo que el motor se puede controlar con mayor precisión. La siguiente figura muestra la curva de aprendizaje de la curva de saturación de inductancia de un motor de reluctancia síncrono utilizado en el campo real.

Nuevo aprendizaje de las características de saturación de la inductancia del motor

(3) Control MTPA. Para una máquina de reluctancia síncrona, no hay pérdida de cobre en el rotor sin bobinado, y la pérdida se concentra principalmente en el lado del estator. El control de la relación máxima par-corriente se utiliza para distribuir de manera óptima la corriente del estator del eje dq para minimizar la corriente del estator, minimizando así la pérdida de cobre del estator para lograr una eficiencia óptima.

Según la expresión del par:

Si se considera que la inductancia es constante, cuando θ = π / 4, la salida de par a la misma corriente del estator es la más grande. Sin embargo, en el funcionamiento real del motor, la saturación magnética tiene una gran influencia en los parámetros del motor. En este momento, el ángulo de torsión óptimo θ; se desviará de π/4, y el control óptimo de la eficiencia no se puede lograr usando el ángulo de corriente constante de 45°. A través de las características de saturación de la inductancia del motor, se establece la curva MTPA y el ángulo de corriente se ajusta automáticamente, de modo que se obtiene el control de eficiencia óptimo en cualquier frecuencia y carga, y la eficiencia energética del motor de reluctancia síncrona se ejerce a IE4 y superior.

Control de MTPA

(4) Control de debilitamiento de campo. El motor está sujeto al control MTPA por debajo de la velocidad base, y el control de debilitamiento de campo se realiza por encima de la velocidad base para maximizar el uso del límite de voltaje para maximizar el par de salida y expandir el rango de potencia constante.

La siguiente es una forma de onda de prueba parcial:

Tiempo de aceleración y desaceleración 0,1 s, aceleración sin carga de 0 a frecuencia nominal y desaceleración rápida

Tiempo de aceleración y desaceleración 0,1 s, carga completa de 0 a frecuencia nominal, aceleración rápida y desaceleración rápida

Se agregó y se descargó repentinamente el 180 % de la carga nominal

1,3 veces la velocidad nominal aumento repentino, descarga repentina a plena carga

Voltaje de entrada reducido en un 20 %, prueba de límite de carga nominal de velocidad nominal

Resumen

La tecnología de control vectorial de circuito abierto del motor de reluctancia síncrono del inversor AC310 puede impulsar el motor de reluctancia síncrono de manera estable y confiable, y ha logrado un excelente efecto de control. Esta es la primera producción nacional generalizada de tecnología de control de motores de reluctancia síncrona. Originado a partir de la búsqueda incesante de la conducción, VEICHI continuará brindando a los clientes las últimas y mejores soluciones de conducción eléctrica.