Direct reactive energy and torque control method for permanent magnet synchronous motor

The new method called Direct Reactive Energy and Torque Control (DRET-Control) for Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) and Brushless DC Motor (BLDC) is presented. Balance of power in three-phase permanent magnet synchronous motor is based on the law of energy conservation. Space vector theory determined by instantaneous value of phase quantities is applied in mathematical analysis. It is proved that optimal control criteria: maximum torque/flux ratio and zero value reactive power (unity of power factor) are equivalent and can be fulfilled using flux-oriented control strategy. New structure of reactive energy and torque control system as well as block diagram containing all basic elements and operating modes of specific blocks are described. Simulation studies for two kinds of motors: PMSM and BLDC were performed based on the dSPACE development system DS1103.

---

Zaprezentowano propozycję nowej metody bezpośredniej regulacji energii biernej i momentu opracowanej specjalnie dla silników synchronicznych o magnesach trwałych (PMSM) oraz dla silników bezszczotkowych prądu stałego (BLDC). Bilans mocy przekształcanej w trójfazowym silniku synchronicznym o magnesach trwałych oparto na prawie zachowania energii. W analizie zastosowano teorię wektorów przestrzennych określonych przez chwilowe wartości wielkości fazowych. Wykazano, że kryteria sterowania optymalnego: maksimum stosunku moment/strumień i zerowej wartości mocy biernej, są sobie równoważne i realizowane są przez strategię sterowania zorientowaną polowo. Zaproponowano nową strukturę regulacyjną energii biernej i momentu i opisano schemat blokowy układu regulacyjnego oraz zasadę działania poszczególnych bloków regulacyjnych. Badania symulacyjne przeprowadzono dla dwóch typów silników PMSM i BLDC wykorzystując układ uruchomieniowy DS1103 firmy dSPACE.