【正文】 ....................................................1 永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展 ..............................................................................1 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展 .............................................................................................3 MATLAB 簡介 .....................................................................................................................3 MATLAB 軟件的簡介 .............................................................................................3 MATLAB 仿真工具箱簡介 ...................................................................................8 本文主要任務(wù) .........................................................................................................................9第二章 永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)及其數(shù)學(xué)模型 ........................................................................9 永磁同步電機(jī)的概述 .........................................................................................................9 同步電機(jī)的基本工作原理 ........................................................................................9 永磁同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及其分類 .....................................................................9 永磁同步電機(jī)的特點(diǎn)與應(yīng)用 .................................................................................11 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 ...............................................................................................13 電壓平衡方程 ..............................................................................................................14 磁鏈方程及感應(yīng)電動勢方程 ...............................................................................15 永磁同步電機(jī)在各個坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型 ..............................................................17 磁同步電機(jī) ABC 坐標(biāo)下數(shù)學(xué)模型 ...............................................................17 磁同步電機(jī) ??坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型 ..............................................................18 永磁同步電機(jī) dq 坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型 ...............................................................18第三章 永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)工作原理 ..............................................................................19 PWM（PULSEWIDTH MODULATION）技術(shù) ..................................................19 PMSM 控制系統(tǒng)的組成 ....................................................................................................22 PMSM 控制系統(tǒng)的運(yùn)行原理 ..........................................................................................23第四章 永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì) ...........................................................................24 DQ 坐標(biāo)系與 ABC 三相坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換 .........................................................................24 PI 調(diào)節(jié)器 ................................................................................................................................27 利用 SIMULINK 構(gòu)建 PMSM 控制系統(tǒng)仿真模型 ................................................30 仿真結(jié)果 .................................................................................................................................31全文總結(jié) ..............................................................................................................................................35致 謝 ..............................................................................................................................................36參考文獻(xiàn) ..............................................................................................................................................37附 錄 ..............................................................................................................................................38第一章 前 言 課題研究背景 永磁同步電機(jī)發(fā)展?fàn)顩r永磁同步電機(jī)出現(xiàn)于 20 世紀(jì) 50 年代。采用三角載波比較方式的電流滯環(huán)控制的仿真結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了本文分析的正確性，并且為系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。同時(shí)進(jìn)行功能模塊的有機(jī)整合，搭建 PMSM 控制系統(tǒng)的仿真模型采用雙臂環(huán)控制，速度環(huán)采用 PI 控制，電流環(huán)采用滯環(huán)電流控制。仿真結(jié)果證明了該方法的有效性，同時(shí)該模型也適用于驗(yàn)證其他控制算法的合理性，為實(shí)際電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試提供的新的思路。關(guān)鍵詞：永磁同步電動機(jī)；SIMULINK；電氣系統(tǒng)模型庫 Simulation of control system for the Permanent Magent SynchronousAbstractThe paper as the example of the control system of permanent synchronous motor, mainly introduces how to get the simulation of AC driven system under the environment of SIMULINK by using the toolbox of power system, then discusses the effect of adjuster PI on the revolution during suddenly changed load.In MATLAB/SIMULINK it establishes the independent function modules。其運(yùn)行原理與普通電激磁同步電機(jī)相同，但它以永磁體替代激磁繞組，使電機(jī)結(jié)構(gòu)更為簡單，提高了電機(jī)運(yùn)行的可靠性。隨著稀土材料科技的不斷發(fā)展，永磁材料的磁能積已做的很高，價(jià)格也是就滿足工業(yè)應(yīng)用的需要，加上矢量控制水平的不斷提高，永磁同步電動機(jī)越來越顯出效率高、功率密度大、調(diào)速范圍寬、脈動轉(zhuǎn)矩小等高性能的優(yōu)勢。為了克服這一缺點(diǎn)，人們在此基礎(chǔ)上又研制出帶有位置傳感器、逆變器驅(qū)動的正弦波永磁同步電機(jī)，這就使得永磁同步電機(jī)有了更廣闊的前景。因?yàn)檫@種通過磁場定向構(gòu)成的矢量變換交流閉環(huán)控制系統(tǒng)，其控制性能完全可以與直流系統(tǒng)相媲美。而永磁同步電機(jī)采用永磁體做轉(zhuǎn)子，參數(shù)較固定，所以矢量控制永磁同步電機(jī)在小功率和高精度的場合應(yīng)用廣泛。目前該技術(shù)成功地應(yīng)用在電力機(jī)車牽引的大功率交流傳動上。另外，改變控制策略、修正控制參數(shù)和模型也變得簡單易行，這樣就大大提高了系統(tǒng)的柔性、可靠性及實(shí)用性。因此，采用高性能數(shù)字信號處理器的全數(shù)字交流永磁伺服智能控制系統(tǒng)的重要發(fā)展方向之一。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)不論是在理論還是實(shí)踐上都取得了豐碩的成果，積累了大量的體系仿真模型和行之有效的仿真方法。本文利用MATLAB 軟件下的 SIMULINK 仿真工具對 PMSM 系統(tǒng)進(jìn)行仿真。MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)字，工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB 來解算問題要比用 C，F(xiàn)ORTRAN 等語言完相同的事情簡捷得多。學(xué)科工具包是專業(yè)性比較弱的工具包，控制工具包，信號處理工具包，通信工具包等都屬于此類。EISPACK 是特征值求解的 FORTRAN 程序庫， LINPACK 是解線性方程的程序庫。在以后的數(shù)年里 MATLAB 在多所大學(xué)里作為教學(xué)輔助軟件使用，并作為面向大眾的免費(fèi)軟件廣為流傳。1984 年，Cleve Moler 和 John Little 成立了 Math Works 公司正式把MATLAB 推向市場，并繼續(xù)進(jìn)行 MATLAB 的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的國際競爭， MATLAB 已經(jīng)占據(jù)了數(shù)值軟件市場的主導(dǎo)地位。在 MATLAB問世不久的 80 年代中期，原先控制領(lǐng)域里的一些軟件包紛紛被淘汰或在MATLAB 上重建。時(shí)至今日，經(jīng)過 Math Works 公司的不斷完善，MATLAB 已經(jīng)發(fā)展成為適合多學(xué)科，多種工作平臺的功能強(qiáng)大的大型軟件。在國內(nèi)，特別是工程界，MATLAB 一定會盛行起來。MATLAB 用更直觀的，符合人們思維習(xí)慣的代碼，代替了 C 和 FORTRAN 語言的冗長代碼。MATLAB 程序書寫形式自由，利用起豐富的庫函數(shù)避開繁雜的子程序編程任務(wù)，壓縮了一切不必要的編程工作。由于 MATLAB 是用 C 語言編寫， MATLAB 提供了和 C語言幾乎一樣多的運(yùn)算符，靈活使用 MATLAB 的運(yùn)算符將使程序變得極為簡短。5） 程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各種型號的計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)上運(yùn)行。7） MATLAB 的缺點(diǎn)是，它和其他高級程序相比，程序的執(zhí)行速度較慢。核心部分中有數(shù)百個核心內(nèi)部函數(shù)。而學(xué)科性工具箱是專業(yè)性比較強(qiáng)的，如control、toolbox 、signl processing toolbox、mumnication toolbox 等。除內(nèi)部函數(shù)以外，所有 MATLAB 的核心文件和工具箱文件都是可讀可改的源文件，用戶可通過源文件的修改以及加入自己的文件構(gòu)成新的工具箱。在此環(huán)境下，用戶可以點(diǎn)擊拖動鼠標(biāo)的方式繪制和組織系統(tǒng)或電路，并完成對系統(tǒng)和電路的仿真。它具有強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算能力、繪圖功能、可視化的仿真環(huán)境SIMULINK。下面就本論文工作中使用的仿真工具 作簡單介紹。電氣系統(tǒng)模塊庫主要包括以下七個子模塊：1）電源模塊：包括直流電壓源、交流電壓源、交流電流源、可控電壓源和可控電流源等；2）基本元件庫：包括串聯(lián) RLC 負(fù)載、串聯(lián) RCL 支路、并聯(lián) RCL 負(fù)載、線性變壓器、飽和變壓器、互感器、斷路器、N 相分布參數(shù)線路、單相 π