В настоящее время все большее распространение получают векторноуправляемые электроприводы на основе синхронного двигателя с постоянными магнитами, установленными в середине ротора (IPMSM – Interior Permanent Magnet Synchronous Machine). Для IPMSM разработаны так называемые оптимальные стратегии управления [1–3 и мн. др.], которые повышают энергоэффективность систем электропривода в статических режимах за счет оптимального распределения функции формирования электромагнитного момента между ортогональными составляющими тока статора во вращающейся системе координат ротора dq. Большинство законов оптимального с точки зрения энергоэффективности управления получают в виде зависимостей i d (i q ). Однако улучшение энергетических характеристик при простейшем варианте реализации оптимального алгоритма сопровождается ухудшением динамических свойств по сравнению с классическими системами векторного управления (СВУ) с поддержканием d-составляющей тока статора на нулевом уровне (стратегия «i d = 0») [4].
Цель работы заключается в совершенствовании систем векторного управления IPMSM с использованием оптимальных стратегий в направлении улучшения их динамических свойств.
Математическое описание IPMSM во вращающейся системе координат d-q, применяемой при синтезе систем векторного управления (СВУ), имеет вид [2]:
Структурная модель такого двигателя изображена на рис. 1.
Синтез системы векторного управления традиционно выполняется по приведенной на рис. 1 модели без учета обратной связи по ЭДС вращения Ed = ce ω и перекрестных связей, обозначенных пунктирными линиями, и наличия реактивной составляющей электромагнитного момента, обозначенной жирной линией. При использовании пропорционально-интегральных регуляторов тока (ПИ-РТ), синтезированных методом последовательной коррекции, пунктирные связи обычно компенсируют добавлением соответствующих связей с противоположными знаками к выходным сигналам регуляторов. При пренебрежении асимметрией магнитной системы двигателя коэффициент усиления пропорционального (П-) и передаточную функцию пропорционально-интегрального (ПИ-) регулятора скорости (РС) рассчитывают по формулам: