王成元研究生思考題

2022-11-24 16:42:03 字數 2281 閱讀 3955

6.說明直接轉矩控制(採用滯環比較控制方式)低速執行轉矩脈動原因。

三、論述pmsm基於轉子磁場定向向量控制

要求:(一)麵裝式pmsm(永磁體為稀土永磁)

1.推導電磁轉矩向量方程,說明如何控制電磁轉矩。

2.轉子磁場定向的含義是什麼?說明為什麼選擇基於轉子磁場定向dq軸系來控制電磁轉矩。為什麼稱為向量控制。

3.若控制轉矩角β=90°(電角度),說明為什麼已將pmsm等效為電刷在幾何中性線上的他勵直流電動機。

4.換向器變換指的是哪一種變換,說明為什麼將其稱為換向器變換。

5.「弱磁」指的是什麼?說明如何實現「弱磁」控制。

6.畫出以轉子磁場定向向量控制系統框圖,說明為什麼向量控制交流伺服系統其動態效能可與直流伺服系統相媲美。

7.說明這種向量控制為什麼必須檢測轉子位置,如何進行檢測的?

(二)插入式和內裝式pmsm

1.推導電磁轉矩方程以及。

2.說明插入式和內裝式pmsm與麵裝式pmsm相比,電磁轉矩控制和向量控制系統有什麼不同之處?

四、pmsm傳統變頻調速與向量控制比較分析

要求:1.說明傳統變頻調速的基本原理和控制方式。

2.說明傳統變頻調速系統為什麼可以採用開環控制。

3.說明傳統變頻調速系統在動態情況下不能嚴格控制轉子速度的根本原因。

4.說明向量控制與傳統變頻調速比較本質上的不同。

5.說明為什麼向量控制必須檢測轉子位置。

6.說明為什麼將傳統變頻調速稱為他控式控制,而將向量控制稱為自控式控制。

五、論述pmsm直接轉矩控制基本原理和控制方法

要求:1.推導麵裝式pmsm電磁轉矩向量方程。

2.論述是如何利用電壓向量來控制(速度和幅值)的,為什麼必須檢測的空間位置和幅值,如何進行檢測的?

3.推導插入式和內裝式pmsm電磁轉矩方程。

4.說明是如何利用磁鏈和轉矩滯環比較控制來控制定子磁鏈和電磁轉矩的,此時麵裝式pmsm與插入式和內裝式pmsm在控制方式上是否有區別?畫出直接轉矩控制系統框圖。

5.說明為什麼在直接轉矩控制中可以不檢測轉子位置θr,而在基於轉子磁場定向向量控制中則必須檢測轉子位置θr。

6.說明直接轉矩控制為什麼屬於非線性控制,為什麼通常都採用滯環比較控制方式?

7.說明為什麼將這種控制方式稱為「直接」轉矩控制。

8.直接轉矩控制與向量控制比較可提高系統的快速性,原因是什麼?

9.論述直接轉矩控制低速執行時轉矩脈動原因,如何消除轉矩脈動?

10.查閱相關文獻,論述空間向量脈寬調變技術(svpwm)的原理及其在向量控制中的應用。

六、試對pmsm轉子磁場定向向量控制與直接轉矩控制進行比較分析

要求:1.說明基於轉子磁場定向的向量控制(),控制的是電樞磁場;而對於直接轉矩控制()而言,控制的是定子磁場。

2.說明控制定子磁場,實質上也是在控制電樞磁場()

3.以麵裝式pmsm為例,說明基於轉子磁場定向向量控制與直接轉矩控制的內在聯絡。提示:對電磁轉矩控制而言,兩種控制方式最終都是在控制交軸電樞磁場(),實際上都是在控制交軸電流iq,只是控制方式不同。

4.說明在控制方式上,為什麼前者需要進行磁場定向和向量變換(座標變換),而後者卻不用磁場定向,也不用向量變換(可在abc軸系內,直接利用定子電壓向量來控制定子磁鏈向量)。

5.說明為什麼前者可以實現對轉矩的線性控制,而後者是一種非線性控制。

6.兩種控制的本質區別是什麼?提示:前者運用向量(座標)變換(實為換向器變換)可在dq軸系內將pmsm變換(等效)為一台他勵直流電動機,而直接轉矩控制卻不能做到這一點,仍是在abc軸系對pmsm的直接控制。

7.對兩種控制系統(伺服系統)的比較:a.複雜程度 b.控制精度 c.快速性(動態響應能力) d.轉矩脈動大小,且簡要解釋原因。

七、試對pmsm定子磁場定向向量控制與直接轉矩控制進行比較分析

要求:1.說明定子磁場定向向量控制基本原理(參閱《電機現代控制技術》p101~p103)。

提示:1)上圖(麵裝式pmsm)

在mt軸系內,若控制保持不變,則通過控制即可控制轉矩。

2)在abc軸系內,定子電壓向量方程為

將abc軸系變換到mt軸系,則有

或者因為mt軸系沿定子磁場定向,則有,,所以可得

2.說明基於定子磁場向量控制與直接轉矩控制的內在聯絡。

提示:對於麵裝式pmsm,採用直接轉矩控制時,轉矩方程為

上圖中,因為mt軸系沿定子磁場定向,則,所以有

可得3.說明直接轉矩控制的實質是基於定子磁場定向的向量控制。

提示:直接轉矩控制中(忽略定子電阻)

基於定子磁場定向向量控制中(忽略定子電阻)

此時,控制相當於控制,控制相當於控制。

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