无刷双馈电机伺服系统的最大转矩电流比控制研究

作     者：齐彦 王楠楠 刘贺强 肖博 周雪鹏 魏宁 于光绪 张胤 QI Yan;WANG Nannan;LIU Heqiang;XIAO Bo;ZHOU Xuepeng;WEI Ning;YU Guangxu;ZHANG Yin

作者机构：通用技术集团机床工程研究院有限公司北京100102 

出 版 物：《制造技术与机床》 (Manufacturing Technology & Machine Tool)

年 卷 期：2025年第2期

页      面：129-136页

学科分类：08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主　　题：无刷双馈电机 状态空间模型 最大转矩电流比 直接反馈控制 铜耗 

摘      要：针对无刷双馈电机在空载和轻载工况运行时存在定子电流大的问题,提出了一种最大转矩电流比(maximum torque per ampere,MTPA)的控制方法。首先,给出无刷双馈电机以控制电机电流源、功率电机电压源作为供电输入的状态空间模型;其次,通过构造拉格朗日辅助函数并强制控制电机定子电流的导数为零推导出MTPA控制律;然后,将MTPA控制与直接反馈控制(direct feedback control,DFC)相结合实现无刷双馈电机(brushless doubly-fed machine,BDFM)的优化控制;最后,通过仿真验证了所提出的MTPA控制方案可以明显减小无刷双馈电机的定子电流,空载情况下控制电机(control machine,CM)定子电流降低98.3%,功率电机(power machine,PM)定子电流降低66%,加载情况下控制电机定子电流降低57.5%,功率电机定子电流降低54%,明显降低系统铜耗并提高电机运行效率。