永磁同步電機開題報告(編輯修改稿)
2025-02-17 17:44 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 差經(jīng)滯環(huán)比較器得到轉(zhuǎn)矩的控制信號，電機的轉(zhuǎn)速可通過光電編碼器獲得，也可通過定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度估計得到，實現(xiàn)無速度傳感器運行；（1）PMSM 運用永磁同步電機(PMSM)可以節(jié)約能源，促進節(jié)能降耗目標的實現(xiàn)。從PWM逆變器中出來的電流Ia，Ib，Ic，使PMSM產(chǎn)生轉(zhuǎn)速，通過速度傳感器的調(diào)節(jié)反饋給速度控制器。下圖為A、B、C三相坐標系中同步電機數(shù)學(xué)模型 PMSM電機物理模型在圖中，as、bs、cs為電機三相定子繞組的軸線，θ為轉(zhuǎn)子d軸軸線與A相繞組軸線的夾角，ψf為轉(zhuǎn)子永磁鐵產(chǎn)生的過定子磁鏈，is為電機定子三相電流的綜合矢量。（2）PWM逆變器 利用逆變器中功率管的不同開關(guān)組合提供要求的開關(guān)矢量(電壓矢量、電流矢量)，實現(xiàn)對定子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩的直接而快速控制。在直接轉(zhuǎn)矩控制中應(yīng)用較多的是三電平逆變器，它可以提供27種開關(guān)組合，為定子磁鏈矢量幅值和相位控制提供更多的控制自由度。但值得注意的是交直交電壓型逆變器含有大電容作為直流儲能環(huán)節(jié)，造成逆變器體積大、重量重，而且不易維護。（3）速度控制器 速度調(diào)節(jié)器根據(jù)轉(zhuǎn)速參考值和實際轉(zhuǎn)速的偏差來確定轉(zhuǎn)矩參考值，并與反饋轉(zhuǎn)矩相比較，得到的偏差經(jīng)滯環(huán)比較器得到轉(zhuǎn)矩的控制信號r，電機的轉(zhuǎn)速可通過光電編碼器獲得，也可通過定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度估計得到，由速度控制器處理得到轉(zhuǎn)矩。（4）轉(zhuǎn)矩和磁鏈的計算 假設(shè)忽略電動機鐵心的飽和，不計電動機中的渦流和磁滯損耗，轉(zhuǎn)子無阻尼繞組。則永磁同步電機在d－q軸系下的電壓、磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩方程[1]為：式中，Ld、Lq分別為d軸和q軸電樞電感；Rs為定子電阻；ω為轉(zhuǎn)子角速度；ψs為定子磁鏈；ψf為永磁體產(chǎn)生的磁鏈；Te為電磁轉(zhuǎn)矩；Np為極對數(shù)；δ為定、轉(zhuǎn)子磁鏈之間的夾角，稱轉(zhuǎn)矩角；p為微分算子。式子表明轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩的變化與δ的變化存在復(fù)雜的非線性關(guān)系，直接轉(zhuǎn)矩的基本思想是在保持定子磁鏈幅值不變的情況下，通過控制δ和δ的快速變化來實現(xiàn)對電機電磁轉(zhuǎn)矩的有效控制。（5）磁鏈調(diào)節(jié)永磁同步電機在(x y )坐標系的磁鏈方程為：其中Ld 、Lq 為永磁同步電機軸主電感；ψs為定子磁鏈幅值；ψr為轉(zhuǎn)子磁鏈幅值；σ為定轉(zhuǎn)子磁鏈夾角。從公式(1)可以看出，電磁轉(zhuǎn)矩由兩部分組成：第一部分是由永磁磁鏈產(chǎn)生的勵磁轉(zhuǎn)矩；第二部分是由電機的凸極性引起的磁阻轉(zhuǎn)矩。故永磁同步電機的輸出轉(zhuǎn)矩與定子磁鏈幅值、轉(zhuǎn)子磁鏈幅值及定轉(zhuǎn)子磁鏈夾角σ的正弦值有關(guān)。在PMSM的控制過程中，當忽略定子電阻時，定子磁鏈和轉(zhuǎn)子磁鏈的夾角σ為負載角。穩(wěn)態(tài)時，相對于某一負載轉(zhuǎn)矩，σ為一常量，定子磁鏈和轉(zhuǎn)子磁鏈以同步速度旋轉(zhuǎn)；暫態(tài)時，σ為變量，定子磁鏈和轉(zhuǎn)子磁鏈不以同步速度旋轉(zhuǎn)。由此可知，當保持定子磁鏈為恒定值，永磁同步電機的轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)矩角的變化而變化。因為電機電磁的常數(shù)小，電機定子磁鏈旋轉(zhuǎn)速度較轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度容易改變，從而，轉(zhuǎn)矩角的改變可以通
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