【正文】 阻電動機（Switched Reluctance Motor——SRM）迅速發(fā)展，開關(guān)磁阻電動機與反應(yīng)式步進電動機相類似，在加了轉(zhuǎn)子位置閉環(huán)檢測后可以有效地解決失步問題，可方便地起動、調(diào)速或點控，其優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性特別適合于要求高靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的應(yīng)用場合。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題交流傳動系統(tǒng)中的交流電動機是一個多變量、非線性、強耦合、時變的被控對象，VVVF控制是從電動機穩(wěn)態(tài)方程出發(fā)研究其控制特性，動態(tài)控制效果很不理想。20世紀(jì)70年代初提出用矢量變換的方法來研究交流電動機的動態(tài)控制過程，不但要控制各變量的幅值，同時還要控制其相位，以實現(xiàn)交流電動機磁通和轉(zhuǎn)矩的解耦，促使了高性能交流傳動系統(tǒng)逐步走向?qū)嵱没?。目前高動態(tài)性能的矢量控制變頻器已經(jīng)成功地應(yīng)用在軋機主傳動、電力機車牽引系統(tǒng)和數(shù)控機床中。此外，為了解決系統(tǒng)復(fù)雜性和控制精度之間的矛盾，又提出了一些新的控制方法，如直接轉(zhuǎn)矩控制、電壓定向控制等。尤其隨著微處理器控制技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制理論中的各種控制方法也得到應(yīng)用，如二次型性能指標(biāo)的最優(yōu)控制和雙位模擬調(diào)節(jié)器控制可提高系統(tǒng)的動態(tài)性能，滑模（Sliding mode）變結(jié)構(gòu)控制可增強系統(tǒng)的魯棒性，狀態(tài)觀測器和卡爾曼濾波器可以獲得無法實測的狀態(tài)信息，自適應(yīng)控制則能全面地提高系統(tǒng)的性能。另外，智能控制技術(shù)如模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制等也開始應(yīng)用于交流調(diào)速傳動系統(tǒng)中，以提高控制的精度和魯棒性。三、研究步驟、方法及措施 就永磁同步發(fā)電機矢量控制系統(tǒng)的一般原理、參數(shù)計算及其運行特性的一些研究方法進行討論，以明確永磁同步發(fā)電機矢量控制系統(tǒng)的設(shè)計思路。分析永磁同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上建立起數(shù)學(xué)模型、確定永磁同步發(fā)電機矢量控制策略，再完成永磁同步發(fā)電機的硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、最后進行仿真試驗。貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，并注意所設(shè)計的發(fā)電機的經(jīng)濟性和可靠性。在認(rèn)真進行調(diào)查研究的同時注意理論與實際、設(shè)計與工藝相結(jié)合，設(shè)計出性能好、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、欲行可靠、制造和使用維修方便的現(xiàn)金產(chǎn)品。既要努力使產(chǎn)品滿足用戶要求，又要盡可能降低生產(chǎn)成本。首先在磁路計算上，由于采用永磁材料勵磁，它要求所用的永磁材料的授予磁感應(yīng)輕度要搞，矯頑力要打，永磁材料的退磁曲線呈線性變化為好。與電勵磁不同，永磁體的工作點的確定是在其恢復(fù)直線上，而不是在一般的平均磁化曲線上。 永磁同步發(fā)電機的勵磁磁場不能人工調(diào)節(jié)，所以要求它的外特性要比電勵磁同步發(fā)電機的外特性要硬，也就是說，要求它的外特性都讀藥效，近似直線。從而保證它的電壓調(diào)整率變化不大，以滿足工程實際需要。于是永磁同步發(fā)電機的電負(fù)荷比電勵磁電機要低的多。 由于永磁同步發(fā)電機沒有勵磁繞組，而且永磁體本身的磁阻又很大，因而它的用不電抗要比電勵磁電機要小得多，其瞬變電抗要比電勵磁電機的大，而超瞬變電流卻較小。 在設(shè)計時，通常電勵磁同步發(fā)電機空載特性的工作點最好選在回復(fù)直線的最大磁能積點附近，這樣可以充分利用永磁體提供的有效磁能，當(dāng)然在具體的設(shè)計里，還要根據(jù)實際情況來確定。四、研究工作進度第1周 查閱資料（中文和英文）、確定題目、調(diào)研 第2周 查閱資料（中文和英文）、確定題目、調(diào)研、整體方案論證 第3周 撰寫開題報告，硬件設(shè)計及選型 第4周 撰寫硬件設(shè)計 第5周 撰寫論文緒論。 第6周 分析永磁同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)，并建立數(shù)學(xué)模型 第7周 分析永磁同步發(fā)電機的基本控制策略 第8周 確定永磁同步發(fā)電機的矢量控制策略 第9周 確定永磁同步發(fā)電機的矢量控制策略 第10周 完成永磁同步發(fā)電機的硬件設(shè)計 第11周 完成永磁同步發(fā)電機的硬件設(shè)計 第12周 對課題進行深入研究 第13周 完善所有硬件和軟件設(shè)計，論文初稿 第14周 撰寫論文 第15周 撰寫論文 第16周 完善論文，準(zhǔn)備答辯五、主要參考文獻(xiàn)[1] 李珍國。交流電機控制基礎(chǔ) 化學(xué)工業(yè)出版社 [2] 楊國良，鄒立穎。風(fēng)電系統(tǒng)中風(fēng)力機性能的Matlab仿真研究 第十二屆電力電子年會，哈爾濱，. [3]王正，常浩 。永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)研究 沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報 2007 6[4] 林海，李宏，林洋。永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)仿真與建模研究 西北工業(yè)大學(xué)2007 [5] 王少潔 ，楊立永 ，陳為奇。永磁同步電機三閉環(huán)系統(tǒng)仿真與實驗研究 北華大學(xué)學(xué)報 [6] 柳萌，方靜歡，王正。考慮飽和效應(yīng)凸極同步電動機矢量控制 電力電子技術(shù) [7] 王沖。交流永磁同步伺服系統(tǒng)仿真 東莞理工學(xué)院學(xué)報 [8]王桂榮，李太峰?；赟VPWM 的PMSM 矢量控制系統(tǒng)的建模與仿真 大 電 機 技 術(shù) 2010 [9]陳伯時。電力拖動自動控制系統(tǒng)2012 [10]夏德玲、翁貽方。自動控制理論 2011 [11]劉豹、唐萬生?，F(xiàn)代控制理論2011 [12]魏艷君。電力電子電路仿真2011 [13]王兆安、劉進軍。電力電子技術(shù)2011[14]王洋，劉永光。基于Simulink 的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)仿真 組合機床與自動化加工技術(shù)2011。2六、指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日七、系級教學(xué)單位審核意見：審查結(jié)果： □ 通過 □ 完善后通過 □ 未通過 負(fù)責(zé)人簽字：年 月 日79 附錄2 文獻(xiàn)綜述燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻(xiàn)綜述 課題名稱：永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)分析仿真 學(xué)院（系）：電氣工程系 年級專業(yè)： 09級應(yīng)用電子 學(xué)生姓名：王興龍 指導(dǎo)教師：楊國良 完成日期： 2013年03月23日 一、課題國內(nèi)外現(xiàn)狀在高性能的交流調(diào)速傳動系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子速度（位置）閉環(huán)控制往往是必需的。為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速（位置）反饋控制，須用光電編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器等與電動機同軸安裝的機械速度（位置）傳感器來實現(xiàn)轉(zhuǎn)子速度和位置的檢測。但機械式的傳感器有安裝、電纜連接和維護等問題，降低了系統(tǒng)的可靠性。對此，許多學(xué)者開展了無速度（位置）傳感器控制技術(shù)的研究，即利用檢測到的電動機出線端電量（如電機電壓、電流），估測出轉(zhuǎn)子的速度、位置，還可以觀測到電動機內(nèi)部的磁通、轉(zhuǎn)矩等，進而構(gòu)成無速度（位置）傳感器高性能交流傳動系統(tǒng)。該技術(shù)無需在電動機轉(zhuǎn)子和機座上安裝機械式的傳感器，具有降低成本和維護費用、不受使用環(huán)境限制等優(yōu)點，將成為今后交流電氣傳動技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。二、研究主要成果交流傳動系統(tǒng)的發(fā)展對電動機本體也提出了更高的要求。電動機設(shè)計和建模有了新的研究內(nèi)容，如三維渦流場的計算、考慮轉(zhuǎn)子運動及外部變頻供電系統(tǒng)方程的聯(lián)解、電動機阻尼繞組的合理設(shè)計及籠條的故障檢測等。為了更詳細(xì)地分析電動機內(nèi)部過程，如繞組短路或轉(zhuǎn)子斷條等問題，多回路理論應(yīng)運而生。隨著20世紀(jì)80年代永磁材料特別是釹鐵硼永磁的發(fā)展，永磁同步電動機（PermanentMagnet Synchronous Motor——PMSM）的研究逐漸熱門和深入，由于這類電動機無需勵磁電流，運行效率、功率因數(shù)和功率密度都很高，因而在交流傳動系統(tǒng)中獲得了日益廣泛的應(yīng)用。此外，開關(guān)變磁阻理論使開關(guān)磁阻電動機（Switched Reluctance Motor——SRM）迅速發(fā)展，開關(guān)磁阻電動機與反應(yīng)式步進電動機相類似，在加了轉(zhuǎn)子位置閉環(huán)檢測后可以有效地解決失步問題，可方便地起動、調(diào)速或點控，其優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性特別適合于要求高靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的應(yīng)用場合。三、發(fā)展趨勢采用高速電動機控制專用DSP、嵌入式實時軟件操作系統(tǒng)，開發(fā)更實用的轉(zhuǎn)子磁場定向方法和精確的磁通觀測器，使變頻器獲得高起動轉(zhuǎn)矩、高過載能力，將是未來矢量控制技術(shù)的重要發(fā)展方向。無速度傳感器的交流異步電動機驅(qū)動系統(tǒng)和永磁電動機驅(qū)動系統(tǒng)控制也是開發(fā)熱點之一。永磁電動機驅(qū)動系統(tǒng)由于它的高效、高功率因數(shù)、高可靠性而得到越來越多的關(guān)注。無刷電動機的無位置傳感器控制和正弦波電流控制，在應(yīng)用方面已趨成熟。開關(guān)磁阻電動機在許多領(lǐng)域應(yīng)用也取得了很多進展。四、存在問題交流傳動系統(tǒng)中的交流電動機是一個多變量、非線性、強耦合、時變的被控對象，VVVF控制是從電動機穩(wěn)態(tài)方程出發(fā)研究其控制特性，動態(tài)控制效果很不理想。20世紀(jì)70年代初提出用矢量變換的方法來研究交流電動機的動態(tài)控制過程，不但要控制各變量的幅值，同時還要控制其相位，以實現(xiàn)交流電動機磁通和轉(zhuǎn)矩的解耦，促使了高性能交流傳動系統(tǒng)逐步走向?qū)嵱没?。目前高動態(tài)性能的矢量控制變頻器已經(jīng)成功地應(yīng)用在軋機主傳動、電力機車牽引系統(tǒng)和數(shù)控機床中。此外，為了解決系統(tǒng)復(fù)雜性和控制精度之間的矛盾，又提出了一些新的控制方法，如直接轉(zhuǎn)矩控制、電壓定向控制等。尤其隨著微處理器控制技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制理論中的各種控制方法也得到應(yīng)用，如二次型性能指標(biāo)的最優(yōu)控制和雙位模擬調(diào)節(jié)器控制可提高系統(tǒng)的動態(tài)性能，滑模（Sliding mode）變結(jié)構(gòu)控制可增強系統(tǒng)的魯棒性，狀態(tài)觀測器和卡爾曼濾波器可以獲得無法實測的狀態(tài)信息，自適應(yīng)控制則能全面地提高系統(tǒng)的性能。另外，智能控制技術(shù)如模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制等也開始應(yīng)用于交流調(diào)速傳動系統(tǒng)中，以提高控制的精度和魯棒性。五、主要參考文獻(xiàn)[1] 李珍國。交流電機控制基礎(chǔ) 化學(xué)工業(yè)出版社 [2] 楊國良，鄒立穎。風(fēng)電系統(tǒng)中風(fēng)力機性能的Matlab仿真研究 第十二屆電力電子年會，哈爾濱，. [3]王正，常浩 。永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)研究 沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報 2007 6[4] 林海，李宏，林洋。永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)仿真與建模研究 西北工業(yè)大學(xué)2007 [5] 王少潔 ，楊立永 ，陳為奇。永磁同步電機三閉環(huán)系統(tǒng)仿真與實驗研究 北華大學(xué)學(xué)報 [6] 柳萌，方靜歡，王正。考慮飽和效應(yīng)凸極同步電動機矢量控制 電力電子技術(shù) [7] 王沖。交流永磁同步伺服系統(tǒng)仿真 東莞理工學(xué)院學(xué)報 [8]王桂榮，李太峰。基于SVPWM 的PMSM 矢量控制系統(tǒng)的建模與仿真 大 電 機 技 術(shù) 2010 [9]陳伯時。電力拖動自動控制系統(tǒng)2012 [10]夏德玲、翁貽方。自動控制理論 2011 [11]劉豹、唐萬生。現(xiàn)代控制理論2011 [12]魏艷君。電力電子電路仿真2011 [13]王兆安、劉進軍。電力電子技術(shù)2011[14]王洋，劉永光?；赟imulink 的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)仿真 組合機床與自動化加工技術(shù)2011。2 指導(dǎo)教師審閱簽字： 年 月 日附錄3 中期報告燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）中期報告課題名稱：永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)分析仿真學(xué)院（系）： 電氣工程及其自動化年級專業(yè)： 09應(yīng)電學(xué)生姓名：王興龍指導(dǎo)教師： 楊國良完成日期：2013年5月5日一、對畢業(yè)設(shè)計的進展情況通過在圖書館和網(wǎng)上查詢有關(guān)永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)以及仿真的相關(guān)資料，并仔細(xì)學(xué)習(xí)其中與本課題關(guān)聯(lián)較大的資料，結(jié)合以前所學(xué)習(xí)課程，對矢量控制和仿真有了一定的了解。在此基礎(chǔ)上努力探索和學(xué)習(xí)，但由于時間關(guān)系出發(fā)電路沒有完全做完，只把主電路仿真完成。沒有對仿真結(jié)果做出具體分析，論文還沒有開始編寫。二、簡要說明畢業(yè)設(shè)計具體實施方案，查閱的主要文獻(xiàn)資料、設(shè)計思路、圖表繪制、設(shè)計方法進展情況。具體實施方案是基于MATLAB的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)分析仿真，在系統(tǒng)開始運行時給定一個期望輸出轉(zhuǎn)速，并與反饋回來的實際轉(zhuǎn)速做數(shù)學(xué)運算。以此運算結(jié)果作為電流環(huán)的給定值，此值與反饋回來的電流做相關(guān)的數(shù)學(xué)運算，作為控制的內(nèi)環(huán)。在考慮控制的需要以及參數(shù)的配合，內(nèi)外環(huán)均采用PI調(diào)節(jié)器。電流環(huán)的輸出作為觸發(fā)模塊的輸入，經(jīng)過一系列的運算之后形成三相的觸發(fā)，控制三相全橋逆變。逆變器的輸出作為電機的輸入，控制電機的運行。從電機引出轉(zhuǎn)速和電流與相關(guān)給定做數(shù)學(xué)運算形成閉環(huán)控制。主要的參考文獻(xiàn)有：[1] 李珍國。交流電機控制基礎(chǔ) 化學(xué)工業(yè)出版社 [2] 楊國良，鄒立穎。風(fēng)電系統(tǒng)中風(fēng)力機性能的Matlab仿真研究 第十二屆電力電子年會，哈爾濱，. [3王正，常浩 。永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)研究 沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報 2007 6[4] 林海，李宏，林洋。永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)仿真與建模研究 西北工業(yè)大學(xué)2007 [5] 王少潔 ，楊立永 ，陳為奇。永磁同步電機三閉環(huán)系統(tǒng)仿真與實驗研究 北華大學(xué)學(xué)報 [6] 柳萌，方靜歡，王正。考慮飽和效應(yīng)凸極同步電動機矢量控制 電力電子技術(shù) [7] 王沖。交流永磁同步伺服系統(tǒng)仿真 東莞理工學(xué)院學(xué)報 [8王桂榮，李太峰。基于SVPWM 的PMSM 矢量控制系統(tǒng)的建模與仿真 大 電 機 技 術(shù) 2010 [9]陳伯時。電力拖動自動控制系統(tǒng)2012 [10]夏德玲、翁貽方。自動控制理論 2011 [11]劉豹、唐萬生?，F(xiàn)代控制理論2011 [12]魏艷君。電力電子電路仿真2011 [13]王兆安、劉進軍。電力電子技術(shù)2011[14] 王洋，劉永光?；赟imulink 的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)仿真 組合機床與自動化加工技術(shù)2011。2本圖就是主電路部分的仿真模型，通過給定的脈沖信號控制電壓型逆變器的輸出電壓。逆變器的輸出電壓作為同步電機的輸入，從而控制電機的運行。三、對畢業(yè)設(shè)計過程中遇到哪些困難和問題，是如何克服解決的，在實踐能力方面有哪些提高。矢量控制的原理不是太難，并且在交流調(diào)速的課上也學(xué)過經(jīng)過一段時間的探索和學(xué)習(xí)有了一些理解。原理雖不是太難，但在仿真搭建模型時仍屬無從下手。參考了好多文件也不是很了解相關(guān)模塊的搭建