【正文】 link 環(huán)境下，通過(guò)對(duì) PMSM 本體、 d/q 坐標(biāo)系向 a/b/c 坐永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 23 標(biāo)系轉(zhuǎn)換等模塊的建立與組合，構(gòu)建了永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)仿真模型。[16]。為使電機(jī)對(duì)稱工作，必須三相同時(shí)供電，即在任一時(shí)刻一定有處于不同橋臂下的三個(gè)器件同時(shí)導(dǎo)通，而相應(yīng)橋臂的另三個(gè)功率器件則處于關(guān)斷狀態(tài)。 和 U2錯(cuò)誤 !未找到引用源。 坐標(biāo)變換模塊 三相永磁同步電機(jī)矢量控制的基本思想是把交流電機(jī)當(dāng)成直流電機(jī)來(lái)控制，即模擬直流電機(jī)的控制特點(diǎn)進(jìn)行永磁同步電機(jī)的控制。 的關(guān)系，當(dāng) ?? ＞ 0 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 對(duì)于不同的扇區(qū) TX、 TY錯(cuò)誤 !未找到引用源。對(duì)于 Tcm Tcm Tcm3 的計(jì)算， 可用 multiportswitch 來(lái)實(shí)現(xiàn) [19]。 結(jié)束語(yǔ) 本文通過(guò)對(duì)電壓空間矢 量控制原理及算法的分析，得到了永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用 Matlab/Simulink 軟件，構(gòu)建了永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的模型，通過(guò)仿真結(jié)果可以看到系統(tǒng)能平穩(wěn)運(yùn)行，具有良好的靜、動(dòng)態(tài)特性，仿真結(jié)果符合永磁同步電機(jī)的運(yùn)行特性，也為實(shí)際伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試提供了新的思路。 (2)根據(jù)永磁同步電機(jī)的控制原理，文章講述了永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和交流永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和分類 。 永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 35 致 謝 本文的完成首先歸功于我的導(dǎo)師 —— X 教授。 衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的 答辯委員會(huì) 各位專家、教授！ 2020 年 5 月 25 日 永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 36 參考文獻(xiàn) [1]. Du Qu Wei,Xiao Shu Luo,Bing Hong Wang,Jin Qing Fang,Robust adaptive dynamic surface control of chaos in permanent mag synchro。對(duì)于控制方法，本論文主要矢量控制入手，提出了相應(yīng)的永磁同步電機(jī)的控制穩(wěn)定性理論，提出更好的控制方法將是以后研究的重點(diǎn)。通過(guò)仿真 結(jié)果可以看到系統(tǒng)能平穩(wěn)運(yùn)行，具有良好的靜、動(dòng)態(tài)特性，仿真結(jié)果符合永磁同步電機(jī)的運(yùn)行特性，也為實(shí)際伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試提供了新的思路。轉(zhuǎn)速以直線上升，迅速達(dá)到給定值 400rad/s。 表 41 TX 和 TY賦值表 扇區(qū)號(hào) I II III IV V VI TX Z Y Z X X Y TY Y X X Z Y Z 永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 29 計(jì)算矢量切換點(diǎn) Tcm1， Tcm2， Tcm3 定義： 則在不同的扇區(qū)內(nèi) Tcm Tcm Tcm3 根據(jù)表 42 進(jìn)行賦值。 Y=錯(cuò)誤 !未找到引用源。 永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 28 扇區(qū)選擇 圖 47 判斷矢量所處扇區(qū) 根據(jù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 分別為零矢量 U U2的作用時(shí)間，零矢量可以是 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 現(xiàn)在以 U U2作用區(qū)間為例，根據(jù)電壓和時(shí)間乘積平衡原理，可以得到任意一個(gè)參考電壓矢量 Ur。 （ 45） 式 （ 45） 表明：電壓矢量的大小等于磁鏈的變化率，而電壓矢量的方向就是磁鏈運(yùn)動(dòng)的方向。在圖 41 中， A、 B、 C 分別表示在空間靜止不動(dòng)的電機(jī)定子三相繞組的軸線，它們?cè)诳臻g互差 120176。在現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)中，矢量控制原理以及空間電壓矢量脈寬調(diào)制（ SVPWM）技術(shù)使得交流電機(jī)能夠獲得和直流電機(jī)相媲美的性能 [15]。但兩者在控制性能上卻各有千秋。為了解決這些問(wèn)題，許多學(xué)者做過(guò)不少的研究工作，使它們得到一定程度的改善，但并不能完全消除。 3) 由于采用了直接轉(zhuǎn)矩控制，在加減速或負(fù)載 變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程中，可以獲得快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)，但必須注意限制過(guò)大的沖擊電流，以免損壞功率開關(guān)器件，因此實(shí)際的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)的快速性也是有限的。 2) 磁鏈給定信號(hào)由函數(shù)發(fā)生程序獲得。 ；磁鏈調(diào)節(jié)器輸出磁鏈增、減控制信號(hào) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 DTC 方法實(shí)現(xiàn)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的雙閉環(huán)控制。 ：轉(zhuǎn)子永磁磁鏈 其中： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 /3； 3) 因 此六個(gè)電壓空間矢量的頂點(diǎn)構(gòu)成了正六邊形的六個(gè)頂點(diǎn)； 4) 六個(gè)電壓空間矢量的順序如下，它們依次沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)； 5) 零電壓狀態(tài) 7 位于六邊形中心。 —— 復(fù)系數(shù) 旋轉(zhuǎn)空間矢量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 和 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 、 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ 39） 坐標(biāo)系變換矩陣 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 的長(zhǎng)短不變。 （ 35） 如果三相繞組是 Y 形聯(lián)結(jié)不帶零線，則有 于是 錯(cuò)誤 !未找到引用源。當(dāng) 輸出轉(zhuǎn)矩一定時(shí)，逆變器輸出電流最小，可以減小電機(jī)的銅耗。電機(jī)運(yùn)行功率因數(shù)低，電機(jī)和逆變器容量不能充分利用。 不為 0，因?yàn)橹陛S電流給定值為 0，產(chǎn)生直軸電流 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 經(jīng)過(guò) SVPWM 模塊調(diào)制為六路開關(guān)信號(hào)從而控制三相逆變器的開通與關(guān)斷。再經(jīng)過(guò) PI 調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)化為電壓 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 和 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 矢量控制的組成和 原理 1) SVPWM 模塊。 它的基本思想是根據(jù)直流電機(jī)和交流電機(jī)在產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的基本原理上的相似性，經(jīng)過(guò)一定的數(shù)學(xué)變換或坐標(biāo)變換，使二者的電路方程發(fā)生聯(lián)系，然后用模擬直流電機(jī)控制方法對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)矩的分別控制，力圖改善異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制特性，使之具有和直流機(jī)相似的特點(diǎn)。 恒壓頻比控制 恒壓頻比控制 是一種開環(huán)控制，最先被應(yīng)用于異步電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)。 （ 26） 式中： J 為電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 np ； 錯(cuò)誤 !未找到引用源。從而產(chǎn)生空載電動(dòng)勢(shì)。 2． 動(dòng)態(tài)響應(yīng)快速、轉(zhuǎn)速平穩(wěn) PMSM 與異步電動(dòng)機(jī)相比，具有較低的慣性，對(duì)于一定的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 矩具有較快的響應(yīng)，即轉(zhuǎn)矩 /慣性比高 [10]。 采用正弦波的永磁同步電動(dòng)機(jī)可根據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子上放置的位置分為三種：一是永磁體埋在轉(zhuǎn)子內(nèi)的內(nèi)磁式永磁同步電動(dòng)機(jī)；一是永磁體安放在轉(zhuǎn)子表面的外磁式永磁同步電動(dòng)機(jī)；第三種是永磁體嵌入或部分嵌入的嵌 入式永磁同步電動(dòng)機(jī)。 永磁同步電機(jī)的分類和結(jié)構(gòu) 永 磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鋼的幾何形狀不同，使得轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)在空間的分布可分為正弦波和梯形波兩種。 本文分了五章節(jié)去講述了永磁同步電機(jī)： 第一章主要講述了 永磁同步電機(jī)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況、研究現(xiàn)狀、永磁同步電機(jī)的研究意義和本文主要研究?jī)?nèi)容。 充分發(fā)揮我國(guó)稀土資源豐富的優(yōu)勢(shì)，大力研究和推廣應(yīng)用以稀土 永磁電機(jī)為代表的各種永磁電機(jī)，對(duì) 我國(guó)國(guó)防、工農(nóng)業(yè)、航空事業(yè)的發(fā)展及綜合實(shí)力的提升 具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。阻尼繞組有以下特點(diǎn)：第一，阻尼繞組產(chǎn)生熱量，使永磁材料溫度上升；第二，阻尼繞組增大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ， 使電機(jī)力矩慣量比下降；第三，阻尼繞組的齒槽使電機(jī)脈動(dòng)力矩增大。 PMSM 是一個(gè)非線性、多變量、強(qiáng)耦合系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)攝動(dòng)和外界擾動(dòng)十分敏感，因此常規(guī)線性控制方法很難獲得理想的控制效果 [2]。永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 目 錄 摘 要 .................................................................................................................................. I ABSTRACT ....................................................................................................................... II 1 緒論 ................................................................................................................................. 1 永磁同步電機(jī)的發(fā)展概況與研究現(xiàn)狀 ..................................................... 1 永磁同步電機(jī)的研究意義 ............................................................................. 2 論文主要研究?jī)?nèi)容 ........................................................................................... 3 2 永磁同步電機(jī)系統(tǒng) ..................................................................................................... 4 永磁同步電機(jī)的分類和結(jié)構(gòu) ........................................................................ 4 永磁同步電機(jī)的工作原理和特點(diǎn) ............................................................... 4 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型 ................................................................................. 6 3 永磁同步電機(jī)控制策略 ............................................................................................ 8 恒壓頻比控制 .................................................................................................... 8 矢量控制 ............................................................................................................. 8 矢量控制的組成和原理 ............................................................................... 9 矢量控制的控制方式 ..................................................................................10 矢量控制的坐標(biāo)變換 .................................................................................. 11 矢量控制的基本方程 ..................................................................................16 直接轉(zhuǎn)矩控制 ...................................................................................................17 定子磁鏈控制 ..............................................................................................18 空間矢量控制 ..............................................................................................21 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)與矢量控制系統(tǒng)的比較 ...........................................21 永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 小結(jié) ......................................................................................................................22 4 基于 Matlab/Simulink 的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真 ........................23 電壓空間矢量脈寬調(diào)制原理 .........................................................