永磁同步電機(jī)的矢量控制-現(xiàn)代電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)與報(bào)告-文庫吧
2025-01-04 00:16 本頁面
【正文】 tor。 MATLAB。 vector control。 第1章 本課題研究的背景和意義在直流電機(jī)、異步電機(jī)、同步電機(jī)三大電機(jī)系統(tǒng)中，永磁同步電機(jī)因其性能優(yōu)良和結(jié)構(gòu)多樣，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)制造、日常生活以及航空航天事業(yè)等領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。為使得電機(jī)有較好的控制性能，需要使用變頻器對永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制。因此，研究如何在通用變頻器上實(shí)現(xiàn)永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制具有非常重要的實(shí)用價(jià)值：（1）永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)是一種高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)。由于永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、效率高、過載能力大、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小以及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，并且利用矢量控制思想，永磁同步電機(jī)可以使得輸出轉(zhuǎn)矩隨定子電流線性變化，永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)可以達(dá)到優(yōu)越的控制性能。（2）我國是世界上最早利用磁的國家，早在公元前年前后就己經(jīng)有相關(guān)天然磁石的記載。同時(shí)，永磁材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與電子信息、通信技術(shù)、礦業(yè)、航空航天、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)密切相關(guān)，具有重要的戰(zhàn)略意義。（3）微電子技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了數(shù)字技術(shù)在調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用，配合高效軟件可提供較好的靈活性和控制性能。電機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)字化進(jìn)程是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展的方向之一。相比于模擬控制，數(shù)字控制更易于實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制策略，同時(shí)數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件成本低、結(jié)構(gòu)簡單且高效節(jié)能。第2章 永磁同步電機(jī)工作原理及其控制方法（1）電機(jī)是以磁場為媒介進(jìn)行機(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)換的電磁裝置。（2）為在電機(jī)內(nèi)建立進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換所必須的氣隙磁場，可有兩種方法：一種是在電機(jī)繞組內(nèi)通以電流來產(chǎn)生磁場，如普通的直流電機(jī)，同步電機(jī)和異步電機(jī)等；另一種是永磁體來產(chǎn)生磁場，即永磁同步電機(jī)。（3）從基本原理來講：永磁同步電機(jī)與傳統(tǒng)電勵(lì)磁同步電機(jī)是一樣的，其唯一區(qū)別為傳統(tǒng)的電勵(lì)磁同步電機(jī)是通過在勵(lì)磁繞組中通入電流來產(chǎn)生磁場的，而永磁同步電機(jī)是通過磁體來建立磁場的，并由此引起兩者分析方法存在差異。在研究矢量控制算法時(shí)，常見的有三種坐標(biāo)系如下：（1）三相靜止坐標(biāo)系（abc坐標(biāo)系），a軸、b軸、c軸所在的位置是定子三相繞組軸心所在的位置，相位在空間上互差120176。電角度；（2）兩相靜止坐標(biāo)系（αβ坐標(biāo)系），其中，α軸重合于a軸，β軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)超前于α軸90176。電角度；（3）兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（dq坐標(biāo)系），d軸位于N轉(zhuǎn)子極所在位置，并隨著轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，q軸逆時(shí)針超前d軸90176。電角度。 PMSM的空間矢量圖，下面分別建立永磁同步電機(jī)在這三種坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。 PMSM在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型電壓方程： （）其中，、分別為abc三相電壓，、分別為abc三相電流，、分別為abc三相磁鏈，為電樞電阻，磁鏈方程： （）其中，、各相繞組自感，且有；、、為繞組間的互感，且有。；為轉(zhuǎn)子永磁磁鏈，為轉(zhuǎn)子磁極位置即轉(zhuǎn)子極與a相軸線的夾角。 PMSM在兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型 要研究PMSM在兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，首先需要研究坐標(biāo)變換。定義為三相靜止坐標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)系的變換矩陣（即Clark變換）。在坐標(biāo)變換的過程中，要保持坐標(biāo)變換前后的功率和矢量幅值不變。變換后的兩相繞組每相阻數(shù)應(yīng)為原來的倍；若要保持坐標(biāo)變換前后的矢量幅值不變，變換后的兩相繞組每相阻數(shù)應(yīng)為原來的3/2倍?；诠β?、矢量幅值不變的原則，可得變換矩陣如式（） （）對式（）（求逆矩陣就可得到兩相靜止坐標(biāo)系到三相靜止坐標(biāo)系的變換矩陣（即反Clark變換）如式（）所示， （） 當(dāng)a、b、c各相繞組上的電壓與電流分別為互差120176。的正弦量時(shí)，則變換到αβ繞組上的電壓與電流就是互差90176。的正弦量。三相繞組與兩相繞組在氣隙中產(chǎn)生的磁動(dòng)勢是一致的，并且該磁動(dòng)勢以電壓（或電流）的角速度旋轉(zhuǎn)。將
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