【正文】 2 0 3()A B CN i K N i i i? ? ? (312) 將三式合在一起，寫成矩陣形式，得 ????????????????????????????????????????CBA23c iii2323021211iiiKKKNN?? (313) 式中， ????????????????????KKKNNC2323021211232/3 (314) 就是三相坐標(biāo)系到二相坐標(biāo)系的變換矩陣。 永磁同步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速也屬于交流調(diào)速領(lǐng)域，因此坐標(biāo)變換理論對(duì)于永磁同步電動(dòng)機(jī)也同樣適用。 轉(zhuǎn)矩方程： 3 ()2e d q q dT P i i???? (39) 第 3章 永磁同步電機(jī)概述 15 坐標(biāo)變換原理 Clarke 變換與 park 變換 1918 年， Fortes cue 提出對(duì)稱分量法，為解決多相 (三相 )不對(duì)稱交流系統(tǒng)的分析和計(jì)算提供了一個(gè)有效方法。 永磁同步電機(jī)在 abc 坐標(biāo)下的電壓方程的矩陣形式如下： a a abbcu 0 0u = 0 0u 0 0ssbc s cRip R iRi???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? (33) au 、 bu 、 cu 為定子的 a、 b、 c 各相電壓， p 為微分算子， a? 、 b? 、 c?為定子 abc 三相的磁鏈， ai 、 bi 、 ci 為定子 a、 b、 c 各相電流。 永磁同步電 機(jī)的數(shù)學(xué)模型 由于實(shí)際的永磁同步電機(jī)在制造或者設(shè)計(jì)上存在結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，從而造成參數(shù)的不對(duì)稱。把法蘭盤的爪相互錯(cuò)開(kāi)，夾著圓環(huán)形的永磁鐵，相互對(duì)合。綜上所述，無(wú)極靴星形轉(zhuǎn)子的極數(shù)一般較少，多應(yīng)用在小容量的場(chǎng)合上。 無(wú)極靴星形轉(zhuǎn)子，為了改善圓柱形轉(zhuǎn)子永磁體利用率低這一不足，在圓柱形永磁鐵的基礎(chǔ)上，去掉部分永磁鐵，就形成了無(wú)極靴星形轉(zhuǎn)子。但內(nèi)埋式永磁同步電機(jī)也有著自己的優(yōu)勢(shì)，它雖然轉(zhuǎn)矩的線性度較差，但它具有明顯的磁阻效應(yīng)，有利于優(yōu)化電機(jī)的調(diào)速特性和提高電機(jī)的運(yùn)行效率。把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及模糊控制與傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 控制相結(jié)合，把模糊集合所定義的模糊概念應(yīng)用到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)和計(jì)算之上，這樣就能在普通的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了各種各樣的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。這樣，轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)頻率和電壓逆變器的開(kāi)關(guān)次數(shù)就相應(yīng)減少了。而且另觀測(cè)者更直觀地了解到電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。它是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論和自動(dòng)控制理論結(jié)合起來(lái)的產(chǎn)物。但是，因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)這種控制方法，就必須在系統(tǒng)中增設(shè)位置傳感器，觀測(cè)轉(zhuǎn)子的實(shí)時(shí)位置。第二章主要介紹當(dāng)今交流伺服系統(tǒng)的控制策略，直接轉(zhuǎn)矩控制的原理和發(fā)展趨勢(shì)。各國(guó)學(xué)者不僅對(duì)傳統(tǒng)的 PWM 進(jìn)行革新，也不斷地提出一些全新的控制策略。 我國(guó)是資源大國(guó)，擁有豐富的磁鐵礦和稀土礦。 所以，人們就開(kāi)始想方法用交流電機(jī)去取代直流電機(jī)。為了更好地分析永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制，本文介紹了直接轉(zhuǎn)矩控制的原理和它的優(yōu)缺點(diǎn)，還有永磁同步電機(jī)的分類、結(jié)構(gòu)及其在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。 2． 說(shuō)明書(shū)及插圖一律打印，要求條理清晰、文筆流暢、圖形及文字符號(hào)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。它的優(yōu)點(diǎn)包括控制原理直觀明了，操作簡(jiǎn)單快捷，具有良好的轉(zhuǎn)矩響 應(yīng)性?；谶@一優(yōu)點(diǎn)，直流調(diào)速系統(tǒng)在上世紀(jì) 70 年代就廣泛應(yīng)用在需要響應(yīng)范圍廣，動(dòng)態(tài)性能好，控制精度高的場(chǎng)合上。在同步電機(jī)中，應(yīng)用的最多的就是永磁同步電機(jī)。它很好地融合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，如耐壓高，載流量大，開(kāi)關(guān)頻率高等。 隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)傳統(tǒng)的 PWM 控制方法進(jìn)行改進(jìn)，提出了SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)即空間矢量的脈沖寬度調(diào)節(jié)。這樣就消除了轉(zhuǎn)子和定子之間的互感的影響， 成功解耦。另一方面，由于電機(jī)模型的復(fù)雜性，導(dǎo)致運(yùn)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，降低了控制的效率。通過(guò)給定轉(zhuǎn)矩和實(shí)際轉(zhuǎn)矩以及給定的定子磁鏈和實(shí)際的定子磁鏈的誤差，去選擇適當(dāng)?shù)碾妷菏噶窟M(jìn)行控制。 一、對(duì)傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制的空間電壓矢量開(kāi)關(guān)表進(jìn)行改進(jìn)。但它不能處理已有的有規(guī)則的知識(shí)，所以在對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，不能運(yùn)用已有的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，只能重新給他一個(gè)初始值，這樣就使訓(xùn)練時(shí)間大大增加，效率很低。表面式的永磁同步電機(jī)屬于隱極電機(jī)，永磁體位于轉(zhuǎn)子表面，體積較小， 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)慣性也比較小，因此轉(zhuǎn)矩的線性特性相對(duì)較好。轉(zhuǎn)子表面光滑，風(fēng)摩系數(shù)和噪音小。除了二極轉(zhuǎn)子可采用各向異性的永磁材料外，其余的多極轉(zhuǎn)子只能使用各向同性的永磁材料。第 3章 永磁同步電機(jī)概述 11 軟鐵極靴增大了轉(zhuǎn)子的外徑，也就是說(shuō)，與無(wú)極靴星形轉(zhuǎn)子比較，在同等外徑下，永磁鐵比較小。帶爪的法蘭盤體積比較大，在相同容量下，電機(jī)的體積尺寸和重量增加幅度比較大，可達(dá) 25%左右。 六、假設(shè)電機(jī)的定子以及轉(zhuǎn)子的表面是光滑的，忽略通風(fēng)溝和槽對(duì)定子和轉(zhuǎn) 子電感的影響。經(jīng)過(guò) park 變換后，永磁同步電機(jī)的狀態(tài)方程組是一個(gè)常系數(shù)的方程組，分析計(jì)算比較簡(jiǎn)便。也稱為 3/2 變換。 幾種常用的坐標(biāo)變換 第 3章 永磁同步電機(jī)概述 17 靜止三相 /兩項(xiàng)變換（ Clark 變換） 三相 /兩相變換是從三相靜止坐標(biāo) A、 B、 C 到二相靜止坐標(biāo) ? 、 ? 的變換，對(duì)應(yīng)了兩圖中的等效變換，設(shè)該變換滿足功率不變約束條件。因?yàn)殡姍C(jī)的定子電氣時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于轉(zhuǎn)子的機(jī)械時(shí)間常數(shù)，所以在實(shí)際應(yīng)用中，我們把轉(zhuǎn)子的磁鏈看作是一個(gè)常數(shù)，不予控制。負(fù)載上正半周電流 Io 的方向?yàn)樽陨隙?，即由電?E1 的正極經(jīng)負(fù)載回到負(fù)極。把在 αβ坐標(biāo)系下的兩個(gè)電流分量輸入到 αβ坐標(biāo)系與 dq 坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)中，再由在 dq 坐標(biāo)系下的磁鏈方程確定定子磁鏈的 d 軸分量和 q 軸分量。在這個(gè)環(huán)境下，對(duì)所要求求解的問(wèn)題，用戶只需要簡(jiǎn)單地列出數(shù)學(xué)表達(dá)式，其結(jié)果便以數(shù)值或圖形方式顯示出來(lái)。直觀的圖形交互式操作，使用戶的操作簡(jiǎn)單快捷，易于初步掌握軟件的使用。所以，就通過(guò)間接測(cè) 量的辦法，去求得電磁轉(zhuǎn)矩的值。依據(jù) IGBT 工作原理，在三相交流輸入電源作用下，若 IGBT 承受最大正向陽(yáng)極電壓，而控制極又獲得觸發(fā)脈沖時(shí)便轉(zhuǎn)入導(dǎo)通狀態(tài)。之后再一次檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，電流和電壓，重復(fù)上述步驟，不斷循環(huán) 。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 第 4章 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制原理 在 MT 坐標(biāo)下，電磁轉(zhuǎn)矩分成了兩部分：第一部分與轉(zhuǎn)子磁鏈 有關(guān)，屬于勵(lì)磁轉(zhuǎn)矩；第二部分是由轉(zhuǎn)子的不均勻，即凸極性引起的，屬于磁阻轉(zhuǎn)矩。 再考慮圖 33c)中的兩個(gè)匝數(shù)相等并且相互垂直的繞組 D 和 Q，其中分別通以直流電流 di 和 qi ，產(chǎn)生合成磁動(dòng)勢(shì) F。該變換稱為 Park 變換。為了計(jì)算簡(jiǎn)便，我們規(guī)定兩相繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)和三相繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)向相同，且 α軸與 a 軸重合。 二、轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分別關(guān)于橫軸和縱軸對(duì)稱。短路時(shí)，電流對(duì)永磁鐵的作用約等于穩(wěn)態(tài)時(shí)電流的作用。由于軟鐵極靴的存在，出現(xiàn)了較大的漏磁。永磁材料沒(méi)有得到充分的利用。 圓柱形轉(zhuǎn)子，出現(xiàn)得最早。其典型代表就是直接轉(zhuǎn)矩控制。以定子的磁鏈為參考系，把檢測(cè)到的定子電壓和定子電流進(jìn)行 3/2 變換。它要將給定轉(zhuǎn)矩與實(shí)際轉(zhuǎn)矩的誤差和給定定子磁鏈與實(shí)際定子磁鏈的誤差輸入到滯環(huán)比較器中。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，神人一樣，擁有學(xué)習(xí)和記憶能力。這兩種方法都是針對(duì)解決非線性問(wèn)題而提出的。它忽略了控制變量的相位，只關(guān)注其的幅值，而且其反饋量和輸入量之間的比值為直流量，所以它的本質(zhì)是一種標(biāo)量控制方法。它的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，得到的波形很接近原來(lái)的正弦波。這就省去了繁瑣的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，節(jié)約了大量的計(jì)算時(shí)間。 交流電機(jī)主要有兩大類：即異步電機(jī)和同步電機(jī)。 at the same time also introduces in detailthe DTC system in the control of cell model, and analyze the performance of the control system. Keywords PMSM , DTC , Simulation III 目 錄 摘要 ........................................................................................................................ I Abstract ................................................................................................................. II 第 1章 緒論 ..........................................................................................................1 課題背景 .................................................................................................1 相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展情況 .............................................................................2 研究的主要內(nèi)容 .....................................................................................3 第 2章 直接轉(zhuǎn)矩控制概述 ................................................................................4 交流伺服電機(jī)控制策略分類 .................................................................4 直接轉(zhuǎn)矩控制原理 .................................................................................6 直接轉(zhuǎn)矩控制 的發(fā)展方向 .....................................................................6 章節(jié)小結(jié) .................................................................................................8 第 3章 永磁同步電機(jī)概述 ..................................................................................9 永磁同步電機(jī)的分類 .............................................................................9 永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu) .............................................................................9 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 ................................................................... 11 坐標(biāo)變換原理 .......................................................................................15 本章小結(jié) ..........................................................