相永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制(2)-wenkub
2023-05-21 21:44:45 本頁(yè)面
【正文】 三相永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制 2 第 3 章 三相永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制 33 .. 11 基基 于于 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 子子 磁磁 場(chǎng)場(chǎng) 定定 向向 矢矢 量量 方方 程程 33 .. 22 基基 于于 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 子子 磁磁 場(chǎng)場(chǎng) 定定 向向 矢矢 量量 控控 制制 及及 控控 制制 系系 統(tǒng)統(tǒng) 33 .. 33 弱弱 磁磁 控控 制制 與與 定定 子子 電電 流流 最最 優(yōu)優(yōu) 控控 制制 33 .. 44 定定 子子 磁磁 場(chǎng)場(chǎng) 定定 向向 矢矢 量量 控控 制制 33 .. 55 諧諧 波波 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 矩矩 及及 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速速 波波 動(dòng)動(dòng) 33 .. 66 矢矢 量量 控控 制制 系系 統(tǒng)統(tǒng) 仿仿 真真 實(shí)實(shí) 例例 3 3 現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù) 第 3章 三相永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制 3 3 .1 基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量方程 33 .. 11 .. 11 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 子子 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 及及 物物 理理 模模 型型 33 .. 11 .. 22 面面 裝裝 式式 三三 相相 永永 磁磁 同同 步步 電電 動(dòng)動(dòng) 機(jī)機(jī) 矢矢 量量 方方 程程 33 .. 11 .. 33 插插 入入 式式 三三 相相 永永 磁磁 同同 步步 電電 動(dòng)動(dòng) 機(jī)機(jī) 矢矢 量量 方方 程程 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及物理模型 永磁同步電動(dòng)機(jī)是由電勵(lì)磁三相同步電動(dòng)機(jī)發(fā)展而來(lái)。 圖 3 1 面裝式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 圖 3 2 插入式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 圖 3 3 內(nèi)裝式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 對(duì)于每種類(lèi)型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，永磁體的形狀和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)永磁材料的類(lèi)別和設(shè)計(jì)要求的不同，可以有多種的選擇，可采取各式各樣的設(shè)計(jì)方案。 圖 3 4 二極 面裝式 P MS M 結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)圖 圖 3 5 二極插入式 P M S M 結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)圖 6 6 現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù) 第 3章 三相永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制 6 在建立數(shù)學(xué)模型之前，先做如下假設(shè)： ( 1) 忽略定、轉(zhuǎn)子鐵心磁阻，不計(jì)渦流和磁滯損耗； ( 2) 永磁材料的電導(dǎo)率為零，永磁體內(nèi)部的磁導(dǎo)率與空氣相同； ( 3) 轉(zhuǎn)子上沒(méi)有阻尼繞組； ( 4) 永磁體產(chǎn)生的勵(lì)磁磁場(chǎng)和三相繞組產(chǎn)生的電樞 反應(yīng) 磁場(chǎng)在氣隙中均為正弦分 布； ( 5) 相繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形為正弦 波 。圖 3 6 b 為等效后的物理模型，圖已將等效勵(lì)磁繞組表示為位于永磁勵(lì)磁磁場(chǎng)軸線(xiàn)上的線(xiàn)圈。 圖 3 6 b 中，將永磁勵(lì)磁磁場(chǎng)軸線(xiàn)定義為 d 軸， q 軸順著旋轉(zhuǎn)方向超前 d 軸 90 176。 9 9 現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù) 第 3章 三相永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制 9 同理，可將插入式轉(zhuǎn)子的兩個(gè)永磁體等效為兩個(gè)空心 勵(lì)磁 線(xiàn)圈，再將 它們 等效為置于 轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的勵(lì)磁繞組， 其 有效匝數(shù)為相繞組有效匝數(shù)的 2/3 倍，等效勵(lì)磁電流為fi ，如圖 3 7 a 所示 。 對(duì)比圖 3 7 b 和圖 1 1 9 可以看出， 插入式 P MS M 與 電勵(lì)磁 三相凸極同步電動(dòng)機(jī) 相比較， 兩 個(gè) 物理模型 主要的差別表現(xiàn)在后者的mqmdLL ? ，兩者恰好相反。 11 11 現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù) 第 3章 三相永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制 11 a) 轉(zhuǎn)子等效勵(lì)磁繞組 b) 物理模型 圖 37 二極插入式 PMSM的等效物理模型 12 12 現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù) 第 3章 三相永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制 12 . 2 面裝式三相永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量方程 1 ．定子磁鏈和電壓矢量方程 圖 3 6b 中，三相繞組的電壓方程可表示為 tiRuddAAsA??? ( 3 1) tiRuddBBsB??? ( 3 2) tiRuddCCsC??? ( 3 3) 式中，A? 、B? 和C? 各為 A B C 繞組的全磁鏈。另有 m1om1CBBCCAACBAAB21co s1 2 0 LLLLLLLL ???????? ( 3 6) 式 (3 4) 可表示為 ?????????????????????????????????????????????????????????fCfBfACBAm1sm1m1m1m1sm1m1m1m1sCBA2121212121?????????iiiLLLLLLLLLLLL ( 3 7) 式中 ，fACBm1Am1sA)(21)( ???????? iiLiLL 。 15 15 現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù) 第 3章 三相永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制 15 同理由三相繞組的全磁鏈可構(gòu)成定子磁鏈?zhǔn)噶縮ψ ，由fA? 、fB? 和fC? 可構(gòu)成轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶縡ψ ，即有 )(32)(32)(32fC2fBfAfC2BAsC2BAs??????aaaaiaaii?????????ψψi ( 3 10) 將式 (3 9) 兩端矩陣的第 1 行分別乘以 3/2 ，第 2 行分別乘以 a 3/2 ，第 3 行分別乘以 a23/2 ，再將三行相加，可得 16 16 現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù) 第 3章 三相永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制 16 fsmss σsψiiψ ??? LL ( 3 1 1 ) 通常將定子電流矢量產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)和電樞反應(yīng)磁場(chǎng)之和稱(chēng)為電樞磁場(chǎng)，將轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場(chǎng)稱(chēng)為轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)，又稱(chēng)為主磁極磁場(chǎng)。 最后，可將式 (3 13) 表示為 frssssjddψiiu ωtLRs??? ( 3 1 6) 此式為 定子電壓矢量方程 。 在 1 . 節(jié)，在分析三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相矢圖時(shí)已知，在正弦穩(wěn)態(tài)下，（空間）矢量和（時(shí)間）相量具有時(shí)空對(duì)應(yīng)關(guān)系，若同取 A 軸為時(shí)間參考軸，可將矢量圖直接轉(zhuǎn)換為 A 相繞組的相量圖，或者
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