【正文】 3． SVPWM 比一般的 SPWM 直流電壓利用率提高 15％。 本系統(tǒng)以永磁同步電機(jī)為控制 對(duì)象，通過(guò)對(duì)永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型的分析，建立永磁同步電機(jī)磁場(chǎng)電壓矢量控制 控制系統(tǒng)。仿真時(shí)給定速度為 2021rad／ s，負(fù)載開(kāi)始為 2N． m，在時(shí)刻 0． 015 秒處轉(zhuǎn)矩跳變達(dá)到穩(wěn)定到由圖可見(jiàn)，電機(jī)的啟動(dòng)速度很快，且能準(zhǔn)確快速跟蹤給定速度，這些結(jié)果符合預(yù)先對(duì)控制系統(tǒng)的分析 轉(zhuǎn)速 wm 30 三相 電流 ia ib ic 轉(zhuǎn)矩 Te 31 本文在分析永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制的基礎(chǔ)上，在 MATLAB／ SIMULINK環(huán)境下，采用矢量控制與經(jīng)典的速度、電流雙閉環(huán)控制方法建立了永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的仿真模型， 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：波形符合理論分析，系統(tǒng)能平穩(wěn)運(yùn)行，并具有較好的靜、 動(dòng)態(tài)特性。 29 圖 38 參數(shù)調(diào)整的流程圖 經(jīng)過(guò)調(diào)試可以得到速度調(diào)節(jié)器的參數(shù)為： Kp=,Ki=1。 [21][24]Kp 越大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，但將產(chǎn)生超調(diào)和振蕩甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此 Kp 不能取的過(guò)大；如果 Kp 取值較小，則會(huì)降低調(diào)節(jié)精度，使響應(yīng)速度緩慢，從而延長(zhǎng)調(diào)節(jié)時(shí)間，使系統(tǒng)動(dòng)、靜態(tài)特性變壞。所以變量都取國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位，所有速度單位都是電角速度。 其中 所謂雙環(huán)是指內(nèi)部的電機(jī)電流PI 調(diào)節(jié)反饋控制環(huán)路和外部的電機(jī)速度 PI 反饋控制環(huán)路。不同扇區(qū) T1,T2值與 X,Y,Z 的對(duì)應(yīng)關(guān)系 表 扇區(qū) 1 2 3 4 5 6 T1 Z Y Z X X Y T2 Y X X Z Y Z 圖 34 扇區(qū)判斷 表 33 （ 310） 24 根據(jù)以上公式，以及表 1 可以得到 X， Y， Z， T1， T2 的仿真實(shí)現(xiàn)圖 圖 35 X Y Z 判斷 圖 36 計(jì)算 T1 T2 25 計(jì)算開(kāi)關(guān)作用時(shí)間 生成 PWM 波形 PWM 波形發(fā)生 模塊的作用是產(chǎn)生 6 路 PWM 波形，控制 6 個(gè) IGBT 的開(kāi)關(guān)。這其中非常重要的是空間矢量 PWM 發(fā)生模塊，它根據(jù)電流環(huán)輸出的 id和 iq 以及當(dāng)前的轉(zhuǎn)子位置 角度值輸出 6 路 PWM 波，控制主橋臂 6 路 IGBT 的通斷。 ，電壓空間矢量幅值不變。它由 3段零矢量和 4段相鄰的兩個(gè)非零矢量組成， 3段零矢量分別位于 PWM波的開(kāi)始，中間和結(jié)尾。 247。= 247。=+= 可推導(dǎo)得到 4632 /222/ dcT U U T U d cT U T Uabb驏 247。 如把上橋臂器件導(dǎo)通用數(shù)字 1表示，下橋臂器件導(dǎo)通用數(shù)字 0表示， a， b，c分別代表 3個(gè)橋臂的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。 【 7】【 10】 在本仿真系統(tǒng)里，使用的是 MATLAB／ SIMULINK 提供的永磁同步電動(dòng)機(jī)模型。 SIMULINK 為用戶提供了用方框圖 進(jìn)行建模的圖形接口，具有直觀、方便、靈活的優(yōu)點(diǎn) [13][21] 利用 MAT— LAB／ Simulink 進(jìn)行 系統(tǒng)的輔助設(shè)計(jì)，在可以做出實(shí)際系統(tǒng)之前，預(yù)先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真和分析，并可以做適當(dāng)?shù)膶?shí)時(shí)修正，增強(qiáng)系統(tǒng)的性能，減少系統(tǒng)反修改的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)有效開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的目的。 【 17】【 22】 16 第三章 PMSM 控制系統(tǒng)的 MATLAB 仿真 MATLAB 動(dòng)態(tài)仿真工具 SlMULINK 簡(jiǎn)介 MATLAB 是由 Math Works 公司開(kāi)發(fā)的一種主要用于數(shù)值計(jì)算及可視化圖形處理的高科技計(jì)算語(yǔ)言。由于在定子側(cè)的各個(gè)物理量，包括電壓、電流、電動(dòng)勢(shì)、磁動(dòng)勢(shì)等等，都是交流量，其空間矢量在空間以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)、控制和計(jì)算都不是很方便。 SVPWM 采用 id=0 的 轉(zhuǎn)子磁鏈定向控制后，此時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和電流 iq 呈線性關(guān)系，只要對(duì) iq 進(jìn)行控制就可以達(dá)到控制轉(zhuǎn)矩的目的 。為此提出了電壓空間矢量 PWM(SVPWM)技術(shù)。當(dāng)磁鏈?zhǔn)噶吭诳臻g旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，電壓矢量也連續(xù)地按磁鏈圓的切線方向運(yùn)動(dòng) 2π弧度，其運(yùn)動(dòng)軌跡與磁鏈圓重合。 【 12】【 15】【 25】 對(duì)于永磁同步電機(jī)，轉(zhuǎn)子磁通位置與轉(zhuǎn)子機(jī)械位置相同，這樣通過(guò)檢測(cè)轉(zhuǎn)子實(shí)際位置就可以得知電機(jī)轉(zhuǎn) 子 磁鏈位置，從而使永磁同步電機(jī)的矢量控制比起異步電機(jī)的矢量控制大大簡(jiǎn)化。因此矢量控制的關(guān)鍵仍是對(duì)電流矢量的幅值和空間位置(頻率和相位 )的控制。其基本思想是在普通的三相交流電動(dòng)機(jī)上設(shè)法模擬直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制的規(guī)律，在磁場(chǎng)定向坐標(biāo)上，將電流矢量分解成為產(chǎn)生磁通的勵(lì)磁電流分量和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩電流分量，并使得兩個(gè)分量互相垂直，彼此獨(dú)立，然后分別進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖 22 park變換 （ 27） （ 26） （ 28） 11 永磁同步電機(jī)在 d— q 坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型描 述如下： 模型的建立基于下面的假設(shè)： 1．忽略電機(jī) 鐵心的飽和； 2．不 計(jì)電機(jī)中的渦流和磁滯損耗： 3．電機(jī)電流為對(duì)稱的三相正弦電流 (即只考慮電流基波 )。 為模擬直流電動(dòng)機(jī)的電樞磁動(dòng)勢(shì)與主磁場(chǎng)相互垂直，可以建立如下圖所示的 dq繞組模型。 由于 Fu、 Fv、 Fw不會(huì)在軸向上產(chǎn)生分量，所以可以把氣隙內(nèi)的磁場(chǎng)簡(jiǎn)化為一個(gè)二維的平面場(chǎng) 。對(duì)于同步電動(dòng)機(jī)， d 軸是轉(zhuǎn)子磁極的軸線。 2)兩相定子坐標(biāo)系 (α — β 坐標(biāo)系 ) 兩相對(duì)稱繞組通以兩相對(duì)稱電流也能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。為簡(jiǎn)化感應(yīng)電機(jī)模型 ,可將電機(jī)三相繞組電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)按平面矢量的疊加原理進(jìn)行合成和分解 ,使得能夠用兩相正交繞組來(lái)等 效實(shí)際電動(dòng)機(jī)的三相繞組。永磁同步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)低于永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，主要原因是永磁同步電動(dòng)機(jī)不存在相間換流時(shí)的沖擊電流。轉(zhuǎn)子上安裝有永磁體，轉(zhuǎn)子鐵心上可以有電樞繞組。 其中 定子由定子鐵心 (由沖槽孔的硅鋼疊壓而成 )、定子繞組 (在鐵心槽中嵌放三相繞組 )構(gòu)成。 2．在分析數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，建立了永磁同步電機(jī)的矢量控制系統(tǒng)，論述了矢量控制的實(shí)現(xiàn)方法。 【 7】 (3)綠色化發(fā)展。而且在相同功率下，永磁同步電動(dòng)機(jī)在比其他形式電動(dòng)機(jī)具有更小的體積。 【 6】 控制策略的選擇上是 PID 控制 ， 傳統(tǒng)的數(shù)字 PID 控制是一種技術(shù)成熟、應(yīng)用最為廣泛的控制算法， 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便 。 【 1】 控制定子磁鏈而不是轉(zhuǎn)子磁鏈，不受轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響，但不可避免地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，低速性能較差，調(diào)速范圍受到限制。矢量控制采用了矢量變換的方法，通過(guò)把交流電機(jī)的磁通與轉(zhuǎn)矩的控制解耦使交流電機(jī)的控制類似于直流電動(dòng)機(jī)。隨著交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展使交流電機(jī)的應(yīng)用更加廣泛，但是其轉(zhuǎn)矩控制性能卻不如直流電機(jī)。交流電動(dòng)機(jī)的誕生已經(jīng)有一百多年的歷史。 關(guān)鍵詞 ： 永磁同步電機(jī)； PID 控制； MATLAB 仿真 /SIMULINK； IV Abstract This paper studies the voltage space vector control by permanent mag synchronous motor system , with the PID control strategy for permanent mag synchronous motor torque performance, using MATLAB / SIMULINK to establish a permanent mag synchronous motor current speed double closed loop vector control model. In the model, the choice of which control algorithm is also very important, because the PID control algorithm is simple, high reliability, widely used in the control process. So this article uses a PID control to achieve the SVPWM control of permanent mag synchronous motor torque to have a DC motor torque control performance All these work illuminates principle, method and properties of the permanent mag synchronous motor vector control system, as a reference for the future research permanent mag synchronous motor vector control system and improving the performance of the system Keywords: Permanent mag synchronous mo