【正文】 alyzed the id 0 control biggest torquecurrent control fluxweaked control and so on At the end of the paper the simulation research of id 0 PMSM vector control system is carried out with Matlab simulink tool the simulation results prove the control method accuracy and provides the theory basis for the actual motor control system design Key words Permanent mag synchronous motor PMSM modeling and simulationmatlabvector control 目 錄 1 引言 1 11 永磁同步電動機的發(fā)展概況和發(fā)展前景 1 永磁同步電動機的發(fā)展概況 1 永磁同步電動機的發(fā)展前景 2 12 永磁同步電動機控制技術(shù)的發(fā)展 2 永磁同步電動機控制技術(shù)的概述 2 永磁同步電動機矢量控制技術(shù)的發(fā)展 3 13 本文的主要研究內(nèi)容 3 2 永磁同步電動機的工作原理和數(shù)學模型 4 21 永磁同步電動機的工作原理 4 步電動機穩(wěn)態(tài)方程 4 永磁同步電動機的雙反應理論 6 步電動機的等效電路 6 永磁同步電動機的損耗和效 率 7 22 永磁同步電動機的數(shù)學模型 8 3 永磁同步電動機的矢量控制原理 12 31 永磁同步電動機的矢量控制原理 12 32 永磁同步電動機矢量控制運行時的基本電磁關(guān)系 12 33 永磁同步電動機的矢量控制策略 14 4 永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng) id 0 控制的 simulink 仿真 14 41 永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)的建模 14 42 永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)的 simulink 仿真 19 空載啟動仿真 20 變仿真 21 負載突變仿真 23 5 總結(jié) 25 結(jié)束語 26 參 考文獻 27 附錄 28 致謝 29 電機是以磁場為媒介進行電能與機械能相互轉(zhuǎn)換的電力機械磁場可以由電流勵磁產(chǎn)生也可以由永磁體產(chǎn)生世界上第一臺電機就是永磁電機但當時所用永磁材料的磁性能很低不久被電勵磁電機所取代近幾十年來隨著鋁鎳鈷永磁鐵氧體永磁特別是稀土永磁的相繼問世磁性能有了很大提高許多電勵磁電機又紛紛改用永磁體勵磁與電勵磁電機相比永磁電機特別是稀土永磁電機具有結(jié)構(gòu)簡單運行可靠體積小質(zhì)量輕損耗小效率高電機的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優(yōu)點它不僅可以部分替代傳統(tǒng)的電勵磁電機而且可以實現(xiàn)電勵磁電機難以達到的高性能永磁同步電動機因其優(yōu)良的性能和多樣的結(jié)構(gòu)而在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)日常生活航空航天和國防等各個領(lǐng)域中得到廣泛應用本章扼要地回顧了永磁同步電動機及其驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀并介紹了與之相關(guān)的永磁材料電力電子技術(shù)等方面的發(fā)展概況針對現(xiàn)代交流驅(qū)動與伺服系統(tǒng)發(fā)展的趨勢闡述了研究永磁同步電動機高性能調(diào)速控制系統(tǒng)的重大意義 眾所周知每種機械產(chǎn)品都要配備電動機美國 1997 就以立法的方式停止生產(chǎn)一般效率的電動機 與我國大量生產(chǎn)的 Y 系列電機性能相當 加拿大英國日本也都效法美國停止生產(chǎn)一般效率的電動機如果不采取措施加快發(fā)展高效節(jié)能電動機我們將很快失去機械產(chǎn)品的國際市場我國研制的稀土永磁電機價格性能國際市場上很有競爭力目前已有一些產(chǎn)品出口 稀土永磁電機的研究和開發(fā)大致可以分為三個階段 60年代后期和 70年代由于稀土鉆永磁價格昂貴研究開發(fā)的重點是航空航天用電機和要求高性能而價格不是主要因數(shù)的高科技領(lǐng)域 80年代特別是 1983年出現(xiàn)價格相對較低的鋁鐵硼永磁后國內(nèi)外的研究開發(fā)重點轉(zhuǎn)移到工業(yè)和民用電機上稀土永磁的優(yōu)異磁性能加上電力電子器件和微機控制技術(shù)的迅猛發(fā)展不僅使許多傳統(tǒng)的電勵磁電機紛紛用稀土永磁電機來取代而且可以實現(xiàn)傳統(tǒng)的電勵磁電機所難以 達到的高性能 進入 90 年代隨著永磁材料性能的不斷提高和完善 使永磁電機在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)航空航天國防和日常生活中得到越來越廣泛的應用外稀土永磁電機的研究開發(fā)進入了一個新的階段它正向大功率化 高轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩 高功能化和微型化方向發(fā)展因此充分發(fā)揮我國稀土資源豐富的優(yōu)勢大力研究和推廣應用以稀土永磁電機為代表的各種永磁電機對實現(xiàn)我國社會主義現(xiàn)代化具有重要的理論意義和實用價值 永磁同步電動機的發(fā)展前景 隨著稀土永磁材料的迅速發(fā)展電力電子和微機控制技術(shù)的進步尤其是納米晶復合永磁它的為 698MGOe 的出現(xiàn)將稀土永磁電機的 研究與發(fā)展推向一個新的階段 一方面原有研發(fā)成果在國防工農(nóng)業(yè)和日常生活等領(lǐng)域獲得大量應用例如汽車火車拖拉機機床計算機風機水泵石油化工建筑等領(lǐng)域都急需永磁電機與其配套以滿足整機的高效高速高響應速度和節(jié)能等高性能要求另一方面正向大功率化高轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩高功能化和微型化方向發(fā)展擴展新的電機品種和應用領(lǐng)域 隨著稀土永磁電機性能的提高和驅(qū)動系統(tǒng)完善價格的降低稀土永磁電機將越來越多地替代傳統(tǒng)電機應用前景非常樂觀 縱觀永磁同步電動機控制理論的發(fā)展先后涌現(xiàn)出大量的控制方法其中具有代表性的有轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比 Uf 常數(shù)控制矢量控制直 接轉(zhuǎn)矩控制非線性控制自適應控制滑?？刂婆c智能控制等矢量控制也稱磁場定向控制它是建立在對交流電動機數(shù)學模型坐標變換的基礎(chǔ)之上的通過一系列的坐標變換將交流電動機的磁通分解成類似于直流電動機的勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量通過磁場定向控制把交流電動機的模型等效成直流電動機的模型模仿直流電動機的控制方法對交流電動機動態(tài)轉(zhuǎn)矩進行控制再經(jīng)過一定的坐標變換等效為交流電動機的控制量矢量控制原理已經(jīng)成為高性能永磁同步電動機控制的理論基礎(chǔ) 針對永磁同步電動機矢量控制存在的缺點與不足近幾年國內(nèi)外進行了廣泛深入的研究試圖將各種控制理論方法應用 于永磁同步電動機傳動系統(tǒng)以改善性能但是目前對永磁同步電動機控制策略的研究還不如對異步電動機控制的研究那樣深入充分除傳統(tǒng)的矢量控制系統(tǒng)己得到應用外其它的系統(tǒng)都只是停留在理論探索或?qū)嶒炿A段尚未得到應用今后很長一段時間內(nèi)傳動控制策略的研究將會主要圍繞以下幾個方面展開①研究具有較高動態(tài)性能能抑制參數(shù)變化擾動及各種不確定性干擾且算法簡單的新型控制策略②研究具有智能控制方法的新型控制策略及其分析設計理論③研究高性能的無速度傳感器控制策略 最早的永磁同步電機高性能控制采用電流型的矢量控制方式矢量控制最早是 FBlaschke 針對于異步電機提出的通過旋轉(zhuǎn)坐標變換將強禍合的交流電機等效為直流電機進行解耦控制從而可以得到與直流電機相媲美的控制性能后來這種控制思想被拓展應用到永磁同步電機控制中其基本的控制思想是通過控制垂直于轉(zhuǎn)子磁鏈的定子電流來控制電機的電磁轉(zhuǎn)矩 永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)中采用的電流控制方法主要有 控制 轉(zhuǎn)矩電流比最大控制控制恒磁鏈控制等每種控制方法有其各自的特點適用于不同的運行場合 控制定子電流使其僅僅含有交軸分量的控制方式通常稱作為控制方式本文主要選擇這種控制方式進行討論但是控制方式并不是適用于所有的永 磁同步電動機問題在于氣隙磁鏈會受到電機電流和電感的影響這種現(xiàn)象通常稱為電樞反應電樞反應會使氣隙磁場不與上述的坐標系同步旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)矩 這個轉(zhuǎn)矩又被稱作磁阻轉(zhuǎn)矩 影響轉(zhuǎn)矩的控制效果并且這種控制方式的轉(zhuǎn)矩電流比不是最優(yōu)圖