【正文】 () ()式中：ψf為轉子磁鏈。定義為兩相靜止αβ坐標系到同步旋轉dq坐標系的變換矩陣 （）是同步旋轉dq坐標系到兩相靜止αβ坐標系的變換矩陣 （）圖33 定子、轉子參考坐標系為了便于分析，在建立數(shù)學模型時，假設以下參數(shù)：1. 忽略電動機的鐵心飽和；2. 不計電機中的渦流和磁滯損耗；3. 定子和轉子磁動勢所產生的磁場沿定子內圓按正弦分布，即忽略磁場中所有的空間諧波；4. 各相繞組對稱，即各相繞組的匝數(shù)與電阻相同，各相軸線相互位移同樣的電角度。 （）當A、B、C各相繞組上的電壓與電流分別為相位互差120176。三個軸系的位置及相互間關系按MATLAB中慣例來設置，本論文中所涉及的坐標軸系如無特殊說明均遵循這一慣例。三相對稱繞組通過對稱三相電流將產生幅值恒定的旋轉磁場。旋轉磁場的轉速為。因此，當轉子旋轉時，在定子上產生的反電動勢波形也有兩種：一種為梯形波，被成為無刷直流電機（Brushless DC Motor, BLDCM）；另一種為正弦波，被成為永磁同步電動機（Permanent magnet synchronous Machine, PMSM）。永磁同步電機用永磁體代替電勵磁，無勵磁損耗，由于定、轉子同步，轉子鐵心沒有鐵耗，因此永磁同步電機的效率較電勵磁同步電機和異步電機高，且不需要從電網(wǎng)吸取滯后的勵磁電流，從而節(jié)約了無功功率，提高了電機的功率因數(shù)。 與其它電機相比，永磁同步電機具有以下優(yōu)點：1. 電機電磁轉矩紋波系數(shù)小，運行平穩(wěn)，動態(tài)響應快，過載能力強。a) b) 1—轉軸；2—空氣隔磁槽；3—永磁體；4—轉子導條圖26 內置切向式轉子磁極結構c．混合式結構混合式結構集中了徑向式和切向式轉子磁極結構的優(yōu)點，但其結構和制造工藝均較復雜，制造成本較高。a. 徑向式結構徑向式結構是指稀土永磁體產生的磁通方向是沿轉子圓的半徑方向，優(yōu)點是漏磁路磁阻較大，漏磁系數(shù)小，轉軸上不需采取隔磁措施，極弧系數(shù)易于控制，轉子沖片的機械強度高等。當極數(shù)較少時，每極永磁體圓弧角度較大，材料利用率低、加工困難，可以采用拼塊式結構，由多塊永磁體拼成整個磁極。永磁同步電動機可采用多種轉子磁極結構，通常永磁體放置在轉子上，其放置的方式影響到氣隙磁通、漏磁乃至電機的性能，是永磁同步電動機設計中的核心問題。前者在轉子槽內插入銅導條，在轉子鐵心兩端各放置一個銅端環(huán)，將銅端環(huán)和導條焊接在一起；后者采用離心鑄鋁或壓力鑄鋁工藝，將導條、風扇和端環(huán)一次鑄出。需要注意的是，當選用內置徑向式轉子磁極結構且轉子槽形尺寸較小時，通常采用平底槽，以保證合適的隔磁磁橋，避免過大的漏磁系數(shù)。小功率電動機可采用圖23a) 、圖23b)所示的槽型。實心永磁轉子結構鐵心由整塊鋼加工而成，上面銑出槽以放置永磁體。定子槽型通常采用半閉口槽，如圖22所示，其中梨形槽的槽面積利用率高，沖模壽命長，且槽絕緣的彎曲程度較小，不易損傷，應用廣泛。第二章 永磁同步電動機的結構及特點永磁同步電動機與其它旋轉電機一樣，也由定子、轉子和端蓋等部件組成，定轉子之間存在空氣隙。因此自從問世以來，釹鐵硼在工業(yè)和民用的永磁同步電機中迅速得到推廣應用。稀土永磁體又有第一代稀土永磁材料1:5型(RC05 )，第二代稀土永磁材料2:17型(R2C017 )，還有第三代新型稀土永磁材料釹鐵硼，由1983年日本住友特殊金屬公司和美國通用汽車公司各自研制成功，在世界上引起轟動。電機是以氣隙磁場為媒介進行機電能量的轉換的裝置，傳統(tǒng)異步電機的氣隙磁場是由定子電流形成的，而永磁體的出現(xiàn)使電機勵磁機理發(fā)生了根本性的變化。提出了適用于電機制造公司的工程設計方法。2004年，竇滿鋒等發(fā)表高效節(jié)能稀土永磁同步電動機設計技術研究的文章。1999年，王秀和等發(fā)表用有限元法確定用永磁電機漏磁系數(shù)的文章。西北工業(yè)大學李鐘明、劉衛(wèi)國等編著的《稀土永磁電機》中闡述了稀土永磁電機的特殊性，全面介紹了各類永磁電機的理論和設計技術。提出了采用負載法進行交直軸電樞反應電抗計算，是參數(shù)真實反應負載時電機材料的飽和程度。1987年，Tommy Sebastian發(fā)表了一篇關于永磁同步電動機調速系統(tǒng)的動態(tài)建模的文章，從理論上系統(tǒng)分析了永磁同步電動機利用PARK模型隨轉子一起旋轉的d,q,0系統(tǒng)。1978年，效率比一般感應電動機高2%8%，英國、前蘇聯(lián)、美國等也相繼推出類似系列，但功率普遍做得不大。 永磁同步電動機的國內外研究現(xiàn)狀世界上第一臺永磁電機是1831年發(fā)明的，但是由于當時采用的天然磁鐵磁性能太差，電機的磁能積不足而很快被電勵磁電機所取代。DSP由于采用多總線的哈佛結構，內部設置了專用硬件乘法器以及專用的DSP命令，使其具有高速運算功能——在一個機器周期內就能完成乘法運算，這比通用微處理器快10100倍，能夠實時實現(xiàn)復雜控制算法。隨著控制理論以及計算機技術的發(fā)展，無速度傳感器控制技術得到廣泛重視。永磁同步電動機的驅動需要機械傳感器來檢測電機的速度和轉子的磁極位置。交流電機矢量控制是1971年由德國Blaschke等人提出的，它從理論上解決了交流電動機轉矩的高性能控制問題。首先，矢量控制理論的提出及應用在對感應電機控制方法上有了重大突破，但是在低速時其可控性差、散熱性差等問題較難以解決。近四十年來，電機調速技術在世界上得到了蓬勃發(fā)展，特別是電力電子器件技術的進步促進了現(xiàn)代電機控制技術的發(fā)展，如不斷出現(xiàn)了SCR，GTO，GTR，IGBT等新器件。 indirectly, can be divided into: inductance method, flux method, imaginary coordinate system method, the various observerbased estimation method, Kalman filtering device method, high frequency injection method and Artificial Intelligence based on the theory of estimation methods.The main topics for research work to do the following: In building a mathematical model based on indepth analysis of the saturation effect of the stator inductance, obtained rotating high frequency signal injection method to accurately track the position of the rotor salient, but its existence can not be determined or estimated results is N pole S pole position of the problem. For this problem, this paper analyzed the current permanent magnet synchronous motor stator magnetic circuit saturation, according to the amplitude variations of current vector rotation, a permanent magnet rotor determine N / S pole polar solutions to Injection of conventional highfrequency estimation results are likely to reverse the existing problems.Keywords：Permanent magnet synchronous motor, High frequency signal injection, Rotor position detection目 錄第一章 緒論 1 1 永磁同步電動機的國內外研究現(xiàn)狀 2 4第二章 永磁同步電動機的結構及特點 4 4 定子結構 5 轉子結構 6 永磁同步電動機的轉子磁極結構型式 6 10第三章 永磁同步電動機的工作原理及數(shù)學模型 11 11 坐標變換原理 12 13 15第四章 永磁同步電動機轉子位置檢測的方法 17 17 18第五章 旋轉高頻注入法的原理及應用 22 22 23 27 28 2S極 31第六章 結論 32參考文獻 34翻譯部分 36英文原文 36中文譯文 45致 謝 54第55頁 中國礦業(yè)大學2010屆本科生畢業(yè)設計第一章 緒論直流電氣傳動和交流電氣傳動在19世紀中期先后誕生，由于直流電氣傳動具有良好的調速性能和轉矩控制性能，改變決定交流調速的電源頻率的改變和對電動機轉矩控制極為困難，因此，在20世紀相當長的一段時間內直流傳動成為電氣傳動的主流。直接方式可分為：旋轉變壓器法、磁編碼器法、光電編碼器法；間接方式可分為：電感法、磁鏈法、假想坐標系法、基于各種觀測器的估算方法、卡爾曼濾波器法、高頻注入法和人工智能理論基礎上的估算方法。然而，這些傳感器增加了系統(tǒng)的成本，并且降低了系統(tǒng)的可靠性。中 國 礦 業(yè) 大 學本科生畢業(yè)設計設計題目： 永磁同步電動機轉子位置辨識 中國礦業(yè)大學畢業(yè)設計任務書學院 應用技術學院 專業(yè)年級 電氣074 學生姓名 陸朝陽 任務下達日期：2010年 3 月 8日畢業(yè)設計日期： 2010年 3月 10日至 2010年 6月 10日畢業(yè)設計題目：永磁同步電動機轉子位置辨識畢業(yè)設計專題題目：畢業(yè)設計主要內容和要求：1. 掌握永磁同步電動機的工作原理；2. 永磁同步電動機的轉子位置辨識意義；3. 分析比較各種轉子位置辨識方法；4. 設計轉子位置辨識系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的永磁同步電動機運動控制系統(tǒng)中，通常采用光電編碼器或旋轉變壓器來檢測轉子的位置。介紹了永磁同步電動機轉子位置檢測的常用方法分兩種：即直接方式檢測和間接方式檢測。關鍵詞：永磁同步電動機 ；高頻電壓注入 ；轉子位置檢測ABSTRACTAs the permanent magnet synchronous motor without excitation current, volume light, high efficiency, more and more widely in the industrial fields of application. Only know the exact rotor position information, to achieve permanent magnet synchronous motor rotor flux orientation motion control. In a traditional permanent magnet synchronous motor motion control system, usually optical encoder or resolver to detect the rotor position. However, these sensors increase the system cost and reduced reliability of the system. Therefore, sensorless permanent magnet synchronous motor rotor position detection has gradually bee a hot spot.This paper describes the development process of permanent magnet synchronous motor, permanent magnet materials development, and its structure, working principle and characteristics. Introduced a permanent magnet synchronous motor rotor position detection of the mon methods in two ways: the direct detection and indirect detection methods. Direct methods can be divided into: rotating transformer, magnetic encoder method, optical encoder method。現(xiàn)代電機調速技術是一門比較復雜的交叉技術，涉及的領域廣泛，包括電機、電力電子技術、控制理論、計算機技術與仿真等幾個方面。雖然目前感應電動機以其較低廉的價格、可靠的機械特性和優(yōu)越的高速運行范圍成為廣泛使用的驅動電機，但是基于感應電動機的驅動系統(tǒng)