开环和闭环控制- MATLAB和Simulink金宝app - 金宝app,下载188bet金宝搏,金宝搏官方网站

开环与闭环控制

本节介绍开环和闭环电机控制技术。

开环电机控制

开环控制(也称为标量控制或伏特/赫兹控制)是一种流行的电机控制技术，您可以使用它来运行任何交流电机。这是一个简单的技术，不需要任何来自电机的反馈。为了保持定子磁通恒定，我们保持电源电压幅值与其频率成比例。

该图显示了一个开环控制系统。电源电路由直流电源供电的PWM电压逆变器组成。该系统不使用任何反馈信号进行控制实现。它利用参考转速来确定定子电压的频率。系统按额定电压与额定频率之比(通常称为伏特/赫兹之比)计算电压幅值，使磁通保持恒定。

$λ_{米} \propto \frac{V_{年代}}{f_{年代}}$

地点:

$λ_{米}$ 为电机的额定磁通，单位为Wb。
$V_{年代}$ 为交流电机定子电压，单位为伏特。
$f_{年代}$ 为交流电机定子电压的频率，单位为Hz。

在开环系统中，交流电机的转速表示为:

$年代 p e e d_{（ r p 米）} ＝ \frac{60 \times f_{年代}}{p}$

地点:

$年代 p e e d_{（ r p 米）}$ 为交流电机的机械转速，单位为rpm。
$f_{年代}$ 为交流电机定子电压和电流的频率，单位为Hz。
$p$ 是电机的极对数。

您可以使用前面的表达式来确定所需速度(对于给定的机器)的参考电压频率。

$f^{r e f} ＝ \frac{p \times R P 米^{r e f}}{60}$

使用该频率为逆变器产生PWM参考电压。通过保持伏特/赫兹比率计算电压的大小为:

$V^{r e f} ＝（ \frac{V_{r 一个 t e d}}{f_{r 一个 t e d}} ） f^{r e f}$

当使用单位系统表示法时，开环控制系统考虑V_额定作为基量，通常对应1PU或100%占空比。根据调制技术(正弦PWM或空间矢量PWM)，您可能需要额外的增益( $（ \frac{2}{\sqrt{3.}} ）$ 对于正弦PWM)。在低速时，系统需要一个最小升压(额定电压的15%或25%)来克服定子电阻压降的影响。

您可以在不考虑动态响应的应用程序中使用开环控制，并且需要具有成本效益的解决方案。开环电机控制没有能力考虑可能影响电机速度的外部条件。因此，控制系统不能自动纠正电机期望转速与实际转速之间的偏差。

请注意

标量控制实现不考虑补偿定子电阻和磁场减弱造成的电压降。

电机闭环控制

闭环控制考虑了系统反馈进行控制。电机的闭环控制考虑了电流、位置等电机信号的反馈。控制系统使用反馈信号来调节(施加到电机上的)电压，使电机响应保持在参考值。

磁场定向控制(FOC)(或矢量控制)是一种流行的闭环系统，用于电机控制应用。采用FOC技术实现了电机的转矩、速度和位置的闭环控制。该技术还提供了良好的控制能力，在全扭矩和速度范围。FOC的实现需要将定子电流从静止参考系转换为转子磁链参考系。

速度控制和转矩控制是FOC中常用的控制方式。位置控制方式使用较少。大多数牵引应用使用转矩控制模式，其中电机控制系统遵循一个参考转矩值。在速度控制模式下，电机控制器遵循参考转速值并产生转矩参考，用于转矩控制，形成内部分系统。而在位置控制方式中，速度控制器构成内部子系统。

你需要电流和转子位置的实时反馈来实现FOC算法。你可以用传感器来测量电流和转子的位置。您还可以使用无传感器技术，使用估计的反馈值，而不是实际的基于传感器的测量。

闭环控制利用实时位置和定子电流反馈对速度控制器和电流控制器进行调优，改变逆变器的占空比。这确保校正的三相电压供应(运行电机)纠正电机反馈偏差从期望的值。

开环到闭环转换

一些应用要求电机启动使用开环控制。一旦电机在开环控制中达到最低要求的稳定性，控制系统就会转向闭环。

在基于正交编码器的位置传感系统中，一旦检测到指数脉冲，电机在开环启动并过渡到闭环。

在无传感器位置控制中，电机在开环中以基本速度的10%开始运行。当参考开关超过基准速度的10%后，控制系统由开环过渡到闭环。

为了确保从开环到闭环的平稳过渡，PI控制器复位并从与开环输出相同的初始条件开始。