隨著工業技術的發展
，在航空、軍事、機ji械xie製zhi造zao領ling域yu等deng需xu要yao多duo個ge電dian機ji同tong時shi驅qu動dong一yi個ge或huo多duo個ge工gong作zuo部bu件jian進jin行xing協xie調tiao控kong製zhi的de場chang合he越yue來lai越yue多duo。傳chuan統tong的de控kong製zhi係xi統tong多duo采cai用yong單dan一yi電dian機ji實shi現xian單dan軸zhou控kong製zhi，電dian機ji的de輸shu出chu轉zhuan矩ju有you一yi定ding的de限xian製zhi
，當dang傳chuan動dong係xi統tong需xu要yao較jiao大da的de驅qu動dong功gong率lv時shi，必bi須xu特te製zhi功gong率lv與yu之zhi相xiang匹pi配pei的de驅qu動dong電dian機ji和he驅qu動dong器qi

，使shi得de係xi統tong的de成cheng本ben上shang升sheng
，而er且qie過guo大da的de輸shu出chu功gong率lv的de電dian機ji受shou到dao製zhi造zao工gong藝yi和he電dian機ji性xing能neng的de影ying響xiang，大da功gong率lv的de驅qu動dong器qi的de研yan製zhi也ye會hui受shou到dao半ban導dao體ti功gong率lv器qi件jian的de限xian製zhi[1].dianjizaishishigensuitongyimubiaozhuansudetongshi。haixuyaobaochiliangdianjiwendezhuansutongbu，fouzebianhuidaozhihoumiandejixiechuandongjingduxiajiang。zhenduiyishangwentijiejuefangfashicaiyongduogedianjiduiqijinxingkongzhi，danshiduodianjizhijiantongbudehaohuaizhijieyingxiangdaoshengchanxiaolvhechanpinzhiliang
，yinciduodianjitongbukongzhideyanjiujuyoufeichangzhongyaodexianshiyiyi[2].

　　

本文建立了基於svpwm變頻調速的雙電機偏差耦合控製算法的仿真模型，並用Matlab7.1仿真軟件進行了仿真，對仿真結果做了分析和比較。

　　

　　

采用脈寬調製(PWM)技術是變頻器抑製諧波的主要措施。正弦波PWM(SPWM)技術首先被采用並一直沿用至今，經過不斷完善

，效果顯著。然而它仍有不足之處，例如直流電壓利用率不高
、低速時存在轉矩脈動、載波頻率過高帶來大的開關損耗等[3].由德國學者Van Der-Broeck H W提出的空間矢量脈寬調製從根本上解決了交流電動機轉矩的高性能控製問題[4].

　　

它的基本思想是在三相交流電機上模擬直流電機轉矩控製的規律，在磁場定向坐標上將定子電流矢量分解成產生磁通的勵磁電流分量IM和產生轉矩的轉矩電流分量IT,並使兩分量互相垂直，彼此獨立，分別進行調節

，實現轉矩控製[5].SVPWM把(ba)逆(ni)變(bian)器(qi)和(he)交(jiao)流(liu)電(dian)動(dong)機(ji)視(shi)為(wei)一(yi)體(ti)
，著(zhe)眼(yan)於(yu)如(ru)何(he)使(shi)電(dian)機(ji)獲(huo)得(de)圓(yuan)形(xing)旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)場(chang)，以(yi)減(jian)少(shao)電(dian)機(ji)轉(zhuan)矩(ju)脈(mai)動(dong)。具(ju)體(ti)地(di)說(shuo)，它(ta)以(yi)三(san)相(xiang)對(dui)稱(cheng)正(zheng)弦(xian)電(dian)壓(ya)供(gong)電(dian)時(shi)交(jiao)流(liu)電(dian)機(ji)定(ding)子(zi)的(de)理(li)想(xiang)磁(ci)鏈(lian)圓(yuan)為(wei)基(ji)準(zhun)

，當(dang)電(dian)機(ji)通(tong)以(yi)三(san)相(xiang)對(dui)稱(cheng)正(zheng)弦(xian)電(dian)壓(ya)時(shi)，交(jiao)流(liu)電(dian)機(ji)內(nei)產(chan)生(sheng)圓(yuan)形(xing)磁(ci)鏈(lian)，SVPWM以yi此ci圓yuan形xing磁ci鏈lian為wei基ji準zhun
，通tong過guo逆ni變bian器qi功gong率lv器qi件jian的de不bu同tong開kai關guan模mo式shi產chan生sheng有you效xiao電dian壓ya矢shi量liang來lai逼bi近jin基ji準zhun圓yuan，即ji用yong多duo邊bian形xing來lai逼bi近jin圓yuan形xing，並bing由you它ta們men比bi較jiao的de結jie果guo決jue定ding逆ni變bian器qi開kai關guan狀zhuang態tai
，形xing成chengPWM波[6].

 

　　

3.1 雙電機同步控製策略

　　

目(mu)前(qian)存(cun)在(zai)的(de)同(tong)步(bu)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)包(bao)括(kuo)並(bing)行(xing)控(kong)製(zhi)
，主(zhu)從(cong)控(kong)製(zhi)，交(jiao)叉(cha)耦(ou)合(he)控(kong)製(zhi)
，偏(pian)差(cha)耦(ou)合(he)控(kong)製(zhi)。並(bing)行(xing)控(kong)製(zhi)和(he)主(zhu)從(cong)控(kong)製(zhi)屬(shu)於(yu)非(fei)交(jiao)叉(cha)耦(ou)合(he)同(tong)步(bu)控(kong)製(zhi)，當(dang)負(fu)載(zai)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)時(shi)，電(dian)機(ji)之(zhi)間(jian)的(de)同(tong)步(bu)精(jing)度(du)不(bu)能(neng)夠(gou)得(de)到(dao)保(bao)證(zheng)。交(jiao)叉(cha)耦(ou)合(he)控(kong)製(zhi)最(zui)主(zhu)要(yao)的(de)特(te)點(dian)就(jiu)是(shi)將(jiang)兩(liang)台(tai)電(dian)機(ji)的(de)速(su)度(du)或(huo)者(zhe)是(shi)位(wei)置(zhi)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)比(bi)較(jiao)，從(cong)而(er)得(de)到(dao)一(yi)個(ge)差(cha)值(zhi)作(zuo)為(wei)附(fu)加(jia)的(de)反(fan)镄(fei)信(xin)號(hao)。將(jiang)這(zhe)個(ge)附(fu)加(jia)的(de)反(fan)饋(kui)信(xin)號(hao)作(zuo)為(wei)跟(gen)蹤(zong)信(xin)號(hao)
，係(xi)統(tong)能(neng)夠(gou)反(fan)映(ying)出(chu)任(ren)何(he)一(yi)台(tai)電(dian)機(ji)的(de)負(fu)載(zai)變(bian)化(hua)，從(cong)而(er)獲(huo)得(de)良(liang)好(hao)的(de)同(tong)步(bu)控(kong)製(zhi)精(jing)度(du)。但(dan)是(shi)這(zhe)種(zhong)控(kong)製(zhi)策(ce)略(lve)不(bu)適(shi)合(he)兩(liang)個(ge)以(yi)上(shang)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)同(tong)步(bu)控(kong)製(zhi)情(qing)形(xing)。偏(pian)差(cha)耦(ou)合(he)控(kong)製(zhi)的(de)主(zhu)要(yao)思(si)想(xiang)是(shi)將(jiang)某(mou)一(yi)台(tai)電(dian)機(ji)的(de)速(su)度(du)反(fan)饋(kui)同(tong)其(qi)它(ta)電(dian)機(ji)的(de)速(su)度(du)反(fan)饋(kui)分(fen)別(bie)作(zuo)差(cha)，然(ran)後(hou)將(jiang)得(de)到(dao)的(de)偏(pian)差(cha)相(xiang)加(jia)作(zuo)為(wei)該(gai)電(dian)機(ji)的(de)速(su)度(du)補(bu)償(chang)信(xin)號(hao)。這(zhe)種(zhong)偏(pian)差(cha)橢(tuo)合(he)控(kong)製(zhi)策(ce)略(lve)能(neng)夠(gou)克(ke)服(fu)以(yi)上(shang)各(ge)種(zhong)控(kong)製(zhi)策(ce)略(lve)的(de)缺(que)點(dian)
，實(shi)現(xian)很(hen)好(hao)的(de)同(tong)步(bu)性(xing)能(neng)[7].

　　

3.2 偏差耦合PID控製係統

　　

PlDkongzhiyouhenqiangdeshengmingli
，taduiyudaduoshuguochengdoujuyoulianghaodekongzhixiaoguohelubangxing，erqiesuanfayuanlijianming，canshuwuliyiyimingque
，lilunfenxitixiwanzhengqieyingyongjingyanfengfu。yincizhenduixitongzhongdeyizhiganraotexingzheyifangmiandeyaoqiukeyicaiyongPID控製器。對單電機的控製采用雙閉環設計，通過svpwm進行調速，使係統具有良好的穩定性，svpwm調速模塊仿真圖如圖1所示。然後將兩台電機反饋回來的轉速差作差，再通過PID調節作為當負載有變化時的轉速反饋額外補償。係統仿真模型如圖2所示。

 

 

 

 

 

　　

係統中電機選用交流永磁同步電機(PMSM)
，通過simulink對本文中的模型進行仿真實驗。

　　

在係統matlab7.1中，使用的電機模型的主要參數為：定子電阻Rs=0.0918Ω，交直軸定子電感Ld=Lq=0.000975H,轉子磁場磁通λ=0.1688Wb,轉動慣量J=0.003945kg·㎡
，粘滯摩擦係數B=0.0004924N·m·s,極對數P=4.

　　

將電機轉速設定為400r/min,讓電機進行零負載啟動。設定仿真時間為0.2s,為了驗證負載改變對係統產生的影響和雙電機的跟隨性能
，在t=0.05s時，給PMSM2突加一個TM=20N·m的負載轉矩。仿真圖形如圖3所示。

　　

由圖3可以看出電機在啟動後很快達到穩定狀態


，轉子的轉速穩定到400r/min.當電機PMSM2突加負載轉矩後，PMSM2轉速經過短暫的下降後快速達到穩定，轉矩恒定在20N·m.

　　

PMSM1轉速受到PMSM2負載改變的影響，出現微小的下降
，然後快速恢複穩定，轉矩也出現微小的波動後迅速恢複穩定。說明基於svpwm調速的PID雙閉環控製係統有較強的魯棒性
，雙電機間偏差耦合補償策略當某一電機負載改變時，另一個電機有良好的跟隨性能。

 

 

　

t-size: 14px; color: rgb(68, 68, 68); line-height: 22px; text-indent: 2em; font-family: 宋體, Georgia, verdana, serif;">

 

 

 

　　

係統在采用偏差耦合控製策略的基礎上加入PID控製補償器，使係統能夠很好的實現同步控製。每台電機都采用專門的控製器和速度補償模塊，通過svpwm方(fang)式(shi)對(dui)電(dian)機(ji)進(jin)行(xing)調(tiao)速(su)，並(bing)采(cai)用(yong)電(dian)流(liu)環(huan)與(yu)速(su)度(du)環(huan)的(de)雙(shuang)閉(bi)環(huan)控(kong)製(zhi)
，即(ji)每(mei)台(tai)電(dian)機(ji)及(ji)其(qi)控(kong)製(zhi)器(qi)組(zu)成(cheng)一(yi)個(ge)閉(bi)環(huan)係(xi)統(tong)，各(ge)子(zi)係(xi)統(tong)之(zhi)間(jian)通(tong)過(guo)速(su)度(du)補(bu)償(chang)模(mo)塊(kuai)進(jin)行(xing)耦(ou)合(he)，形(xing)成(cheng)完(wan)整(zheng)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)，增(zeng)強(qiang)了(le)係(xi)統(tong)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)性(xing)。仿(fang)真(zhen)結(jie)果(guo)表(biao)明(ming)，基(ji)於(yu)svpwm的PID雙閉環係統具有超調量小、響應迅速、魯棒性強等特點，而加入偏差耦合控製策略的雙電機控製係統具有良好的同步性。