三相電流控制

接著模擬負載平台為馬達，此模擬閉迴路控制模擬包含了外閉轉速迴路控制及內閉 電流迴路控制，在不同的調變下應用於馬達控制。模擬分為三種三相電流控制分，分別 為PI-SPWM、PI-MDFQM、MDFQCC 其模擬控制架構如下圖 4.8 所示。

PM PG

圖4.8 三相馬達控制模擬架構圖

馬達及控制參數部份，如表4.3 為反流器與控制參數，而表 4.4 為驅動端馬達與發 電端馬達參數。而SPWM 三角波頻率如表 4.3 所示，但 MDFQM 與 MDFQCC 沒有三角 波，因此取而代之的是運算頻率 f_s nf_tri，其運算頻率設定為三角波的n倍。至於馬達 參數方面設定驅動端馬達及發電端馬達參數相等。

在模擬上雖然不會有三相反流器因為上下臂同時導通而造成電流瞬間上升，導致三 相開關損毀的情況發生。但在實際上我們必須加入防鎖死時間dead time，以防止開關損

表4.3 反流器參數與控制參數

直流鏈電壓V_{dc 270V}

運算頻率 f_{s 40kHz}

三角波頻率 f_{tri 5kHz}

鎖死時間dead time 3s 電流迴路增益常數k_p 0.001165

電流迴路積分常數k_{i 2.619/sec}

轉速迴路增益常數k_{pr 0.02}

轉速迴路增益常數k_ir 8000/sec

表4.4 馬達參數

定子電阻R 1.6676

定子電感L 5.9388mH

定子互感M -0.69m

感應電動勢電壓常數(line-to-line) 37.1 V_pk/krpm

馬達極數 4

發電端馬達負載電阻R_L(Y 接) (100/50 )per phase

模擬主要著眼於馬達穩態，分別在不同的穩態轉速下記錄其電流波形。在模擬中我 們區分6 個轉速分別為500rpm、1000rpm、1500rpm、2000rpm、2500rpm與3000rpm。 利用外轉速閉迴路控制產生電流命令，接著再經由內電流閉迴路控制產生電壓命令與回 授電流輸入至三相電流控制產生開關訊號。而回授取樣則是依照第三章所描述取回授電 流平均值。在此一提，電流迴路增益常數k 與電流迴路積分常數_p k 的設定原則為必需使_i 得PI 控制器的截止頻率小於 0.5 f 且_tri PI 型控制器輸出訊號之斜率小於 4 f ，因此由公_tri 式k_p (f_triL)/2與k_p (f_triR)/2可得各自適當的參數。

在此模擬MDFQM 的誤差定義採用第二章所提之範例一，義即誤差定義如下(4.4)

rpm ω_r500

(a) 10ms

A 1

ia

*a

i

rpm ω_r500

(d) 10ms

A 1

ia

*a

i

rpm ω_r500

(b) 10ms

A 1

ia a*

i

rpm ω_r500

(e) 10ms

A 1

ia

*a

i

rpm ω_r500

(c) 10ms

A 1

ia

*a

i

rpm ω_r500

(f) 10ms

A 1

ia

*a

i

圖4.9 三相電流控制於轉速500rpm電流波形圖



 100

RL , (a)PI-SPWM 控制 (b) PI-MDFQM 控制 (c)MDFQCC 控制



L  50

R , (d) PI-SPWM 控制 (e) PI-MDFQM 控制 (f)MDFQCC 控制

rpm ω_r1000

(a) 10ms

A 1

ia

*a

i

rpm ω_r1000

ms 10

A 1

ia a*

i

(d)

rpm ω_r1000

(b) 10ms

A 1

ia

*a

i

rpm ω_r1000

ms 10

A 1

ia

*a

i

(e)

rpm ω_r1000

(c) 10ms

A 1

ia

*a

i

rpm ω_r1000

ms 10

A 1

ia

*a

i

(f)

圖4.10 三相電流控制於轉速1000rpm電流波形圖



 100

RL , (a) PI-SPWM 控制 (b) PI-MDFQM 控制 (c)MDFQCC 控制



L  50

R , (d) PI-SPWM 控制 (e) PI-MDFQM 控制 (f)MDFQCC 控制

rpm ω_r1500

(a) 10ms

A 1

ia a*

i

rpm ω_r1500

ms 10

A 1

ia

*a

i

(d)

rpm ω_r1500

(b) 10ms

A 1

ia a*

i

rpm ω_r1500

ms 10

A 1

ia a*

i

(e)

rpm ω_r1500

(c) 10ms

A 1

ia a*

i

rpm ω_r1500

ms 10

A 1

ia

*a

i

(f)

圖4.11 三相電流控制於轉速1500rpm電流波形圖



 100

RL , (a) PI-SPWM 控制 (b) PI-MDFQM 控制 (c)MDFQCC 控制



L  50

R , (d) PI-SPWM 控制 (e) PI-MDFQM 控制 (f)MDFQCC 控制

rpm ω_r2000

(a) 10ms

A 1

ia

*a

i

rpm ω_r2000

ms 10

A 1

ia

*a

i

(d)

rpm ω_r2000

(b) 10ms

A 1

ia

*a

i

rpm ω_r2000

ms 10

A 1

ia a*

i

(e)

rpm ω_r2000

(c) 10ms

A 1

ia

*a

i

rpm ω_r2000

ms 10

A 1

ia

*a

i

(f)

圖4.12 三相電流控制於轉速2000rpm電流波形圖



 100

RL , (a) PI-SPWM 控制 (b) PI-MDFQM 控制 (c)MDFQCC 控制



L  50

R , (d) PI-SPWM 控制 (e) PI-MDFQM 控制 (f)MDFQCC 控制

rpm ω_r2500

(a) 10ms

A 1

ia

*a

i

rpm ω_r2500

ms 10

A 1

ia a*

i

(d)

rpm ω_r2500

(b) 10ms

A 1

ia

*a

i

rpm ω_r2500

ms 10

A 1

ia

*a

i

(e)

rpm ω_r2500

(c) 10ms

A 1

ia

*a

i

rpm ω_r2500

ms 10

A 1

ia a*

i

(f)

圖4.13 三相電流控制於轉速2500rpm電流波形圖



 100

RL , (a) PI-SPWM 控制 (b) PI-MDFQM 控制 (c)MDFQCC 控制



L  50

R , (d) PI-SPWM 控制 (e) PI-MDFQM 控制 (f)MDFQCC 控制

rpm ω_r3000

(b) 10ms

A 1

ia

*a

i

rpm ω_r3000

ms 10

A 1

ia a*

i

(d)

rpm ω_r3000

(b) 10ms

A 1

ia

*a

i

rpm ω_r3000

ms 10

A 1

ia

*a

i

(e)

rpm ω_r3000

(c) 10ms

A 1

ia a*

i

rpm ω_r3000

ms 10

A 1

ia

*a

i

(f)

圖4.14 三相電流控制於轉速3000rpm電流波形圖



 100

RL , (a) PI-SPWM 控制 (b) PI-MDFQM 控制 (c)MDFQCC 控制



L  50

R , (d) PI-SPWM 控制 (e) PI-MDFQM 控制 (f)MDFQCC 控制

經由模擬可發現SPWM 與 MDFQM 電流追隨電流命令在振幅方面些微追隨不到，

而且在相位方面因為電流控制器為單純PI 控制器所以電流追隨命令會有些許的相位落 後。由上面6 張的模擬圖可知 MDFQM 電流漣波比 SPWM 來的大，而造成此現象的原 因可由第二章輸出電壓頻譜加以解釋。

MDFQCC 之三相電流控制，其控制結構與之前所提之 MDFQM 與 SPWM 在模擬 上的差別在於無PI 型控制器。其三相直交流調變是以電流為基礎，而的三相直交流調 變MDFQM 與 SPWM 是以電壓為基礎，所以在本質上的差異造成 MDFQCC 無需 PI 型 控制器。由上電流波形圖亦可以發現，若忽略掉電流漣波的影響，則MDFQCC 在電流 命令的相位上及大小上電流追隨的較佳。但其電流漣波也是三種三相電流控制裡最大 的，造成馬達於穩態運作時的震動及噪音相較於SPWM 與 MDFQM 來說會有較大的震 動及噪音。

在文檔中 多維度回授量化調變於三相電流控制之應用研究 (頁 112-122)