永磁同步電機的矢量控制-現(xiàn)代電力電子技術課程設計與報告-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、異步電機、同步電機三大電機系統(tǒng)中，永磁同步電機因其性能優(yōu)良和結構多樣，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)制造、日常生活以及航空航天事業(yè)等領域中得到廣泛的應用。為使得電機有較好的控制性能，需要使用變頻器對永磁同步電動機進行驅動和控制。因此，研究如何在通用變頻器上實現(xiàn)永磁同步電動機矢量控制具有非常重要的實用價值：（1）永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)是一種高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)。由于永磁同步電機結構簡單、體積小、重量輕、效率高、過載能力大、轉動慣量小以及轉矩脈動小等優(yōu)點，并且利用矢量控制思想，永磁同步電機可以使得輸出轉矩隨定子電流線性變化，永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)可以達到優(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)有相關天然磁石的記載。同時，永磁材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與電子信息、通信技術、礦業(yè)、航空航天、交通運輸?shù)刃袠I(yè)密切相關，具有重要的戰(zhàn)略意義。（3）微電子技術的發(fā)展促進了數(shù)字技術在調(diào)速系統(tǒng)中的應用，配合高效軟件可提供較好的靈活性和控制性能。電機控制系統(tǒng)的數(shù)字化進程是實現(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)字控制更易于實現(xiàn)先進控制策略，同時數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件成本低、結構簡單且高效節(jié)能。第2章 永磁同步電機工作原理及其控制方法（1）電機是以磁場為媒介進行機械能和電能相互轉換的電磁裝置。（2）為在電機內(nèi)建立進行機電能量轉換所必須的氣隙磁場，可有兩種方法：一種是在電機繞組內(nèi)通以電流來產(chǎn)生磁場，如普通的直流電機，同步電機和異步電機等；另一種是永磁體來產(chǎn)生磁場，即永磁同步電機。（3）從基本原理來講：永磁同步電機與傳統(tǒng)電勵磁同步電機是一樣的，其唯一區(qū)別為傳統(tǒng)的電勵磁同步電機是通過在勵磁繞組中通入電流來產(chǎn)生磁場的，而永磁同步電機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，常見的有三種坐標系如下：（1）三相靜止坐標系（abc坐標系），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）兩相靜止坐標系（αβ坐標系），其中，α軸重合于a軸，β軸逆時針旋轉超前于α軸90176。電角度；（3）兩相旋轉坐標系（dq坐標系），d軸位于N轉子極所在位置，并隨著轉子同步旋轉，q軸逆時針超前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在這三種坐標系下的數(shù)學模型。 PMSM在三相靜止坐標系下的數(shù)學模型電壓方程： （）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。；為轉子永磁磁鏈，為轉子磁極位置即轉子極與a相軸線的夾角。 PMSM在兩相靜止坐標系下的數(shù)學模型 要研究PMSM在兩相靜止坐標系下的數(shù)學模型，首先需要研究坐標變換。定義為三相靜止坐標系到兩相靜止坐標系的變換矩陣（即Clark變換）。在坐標變換的過程中，要保持坐標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)應為原來的倍；若要保持坐標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系到三相靜止坐標系的變換矩陣（即反Clark變換）如式（）所示， （） 當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，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)生的磁動勢是一致的，并且該磁動勢以電壓（或電流）的角速度旋轉。將
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