【正文】 。最后還要感謝我的父母多年來無微不至的照顧、引導以及所付出的心血。畢業(yè)設計即將結束，但在這段時間中，指導老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和對我的細心的指導和督促讓我受益匪淺，十分難忘，在此要向指導老師衷心的感謝和敬意。在畢業(yè)設計的過程中，我會把自己所完成的工作向劉老師請教，指導老師也會抽出時間及時告知我工作中的不足之處，指出所要改進的地方，讓我在修改中不斷提升對課題的認識。在和指導老師的初次見面中，指導老師便消除了我的顧慮，他先幫我介紹了課題的由來，以及在設計中所會遇到的基礎知識，讓我有針對性地去進行資料的查閱，避免了我漫無目的地對課題所涉及資料的搜尋。對于初次接觸畢業(yè)設計的我而言，心中是十分茫然的。（3）由于本人的經(jīng)驗不足，論文設計中可能存在缺點與紕漏之處，希望各位領導和老師多提寶貴意見，我一定虛心接受并改正。由于本人能力的限制，工作中仍舊存在著以下幾點問題：（1）系統(tǒng)仿真了永磁同步電機的矢量控制中的轉矩，轉速的輸出曲線，但與電機相關的一些其他輸出并未考慮，可能存在紕漏。本文在介紹了永磁同步電機的發(fā)展歷史和基本控制系統(tǒng)后，對其結構、工作原理以及坐標變換進行了詳細的闡述，得到了在三相定子坐標系，靜止坐標系，旋轉坐標系下的數(shù)學模型。m2電機極對數(shù)P=4，運用示波器的觀察，可得到永磁同步電機輸出的三相電流波形，轉速波形和轉矩特性曲線如圖425，426，427所示：圖425 永磁同步電機三相電流輸出波形426 永磁同步電機轉速輸出曲線圖427 永磁同步電機轉矩輸出曲線本章介紹了Matlab/Simulink軟件以及永磁同步電機的建模方法，在此基礎上，根據(jù)永磁同步電機矢量控制框圖對各個模塊的模型進行了建立和仿真，并在此基礎上，搭建起整個永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的模型，通過參數(shù)的調(diào)節(jié)，得到了較好輸入輸出波形，驗證了矢量控制的合理性。本文所采用的逆變器類型則是運用IGBT所組成的逆變器。圖420 SVPWM輸出波形 電機與逆變器模塊的建模和仿真在整個控制系統(tǒng)的仿真模型中，PMSM 本體模塊是最重要的部分，在Matlab/Simulink中的Simpower System中，提供了永磁同步電機所對應的模型，并且提供了相應對電機輸出量的測量模塊，其中包括A、B、C三相電流，d、q兩相電流與電壓，轉速，角度和轉矩，以根據(jù)不同的需要對電機的不同參數(shù)進行波形的輸出和觀察[20]。圖419 SVPWM模型其中，tontonton3與等腰三角形進行比較，就可以生成對稱空間矢量PWM波形。（4）根據(jù)扇區(qū)號選用各相的空間矢量切換點Ta 、Tb、 Tc，從而輸出三相SVPWM脈沖控制信號。（2）計算兩個有效矢量作用時間TT2和零矢量的作用時間T0。實際控制中所需的三相PWM波的占空比如表45所示，表45三相PWM波的占空比扇區(qū)123456TaTbTc當輸出電壓空間矢量Vs在3扇區(qū)時，A相脈沖為最大寬度脈沖，B相脈沖為次寬度脈沖，C相脈沖為最小寬度脈沖；當Vs在1扇區(qū)時，B相脈沖為最大寬度脈沖，A相脈沖為次寬度脈沖，C相脈沖為最小寬度脈沖,其余的扇區(qū)也可由表35所示。相對應的Simulink仿真如圖417所示：圖417 扇形區(qū)的選擇 占空比時間的計算計算出TT2后，就可以根據(jù)扇區(qū)號S（實際仿真中用的是與扇區(qū)號對應的N）計算三相脈沖開通的前沿延遲時間（前沿切換點）Ta 、Tb、 Tc。如果綜合以上條件進一步分析，可以看出Vs所在的扇區(qū)完全由、三式與0的關系所決定，由此，可以定義以下變量： （413）如果設定當（Va,Vb,Vc）0時，相應的變量（A,B,C）=1。當T1+T2T時，其間隙時間T0可用零矢量U7,U8來填補，當T1+T2≥T,則：, （49） （410）相應的Simulink仿真如圖416：圖416 開關矢量作用時間 扇形判斷要知道應用上述哪個變量，需要首先判斷出參考電壓矢量Vs位于哪個扇區(qū)內(nèi)。表43 相鄰電壓矢量在各扇區(qū)內(nèi)的作用時間扇區(qū)1　扇區(qū)2　扇區(qū)3　扇區(qū)4　扇區(qū)5　扇區(qū)6　綜合上述表格分析，每個扇區(qū)中都要計算相關的部分，矢量在半個PWM中斷周期中的作用時間與下列變量有關， （48）在每次程序計算過程中，只需計算出這三個變量X, Y, Z的值即可，從而簡化了程序。表41 功率橋輸出電壓表abcUaoUboUcoUanUbnU000Vdc/2Vdc/2Vdc/2000001Vdc/2Vdc/2+Vdc/2Vdc/3Vdc/32Vdc/3010Vdc/2+Vdc/2Vdc/2Vdc/32Vdc/3Vdc/3011Vdc/2+Vdc/2+Vdc/22Vdc/3Vdc/3Vdc/3100+Vdc/2Vdc/2Vdc/22Vdc/3Vdc/3Vdc/3101+Vdc/2Vdc/2+Vdc/2Vdc/32Vdc/3Vdc/3110+Vdc/2+Vdc/2Vdc/2Vdc/3Vdc/32Vdc/3111+Vdc/2+Vdc/2+Vdc/2000三相電壓（Uan、Ubn、U）通過clark變換，在α,β坐標系如表42所示：表42 定子在（α,β）軸下的電壓輸出abc00000001Vdc/3Vdc/010Vdc/3Vdc/0112Vdc/30續(xù)表42 abc1002Vdc/30101Vdc/3Vdc/110Vdc/3Vdc/11100根據(jù)表42，我們可以通過在α,β坐標系上來表示所對應的電壓，如圖413 ：圖413 逆變器電壓空間矢量 計算開關矢量作用時間為了使逆變器輸出的電壓矢量接近圓形，并最終獲得圓形的旋轉磁通，必須利用逆變器的輸出電壓的時間組合，形成多邊形電壓矢量軌跡，使之更加接近圓形。圖412 三相逆變器主電路根據(jù)三組橋臂的通斷，則共有8個可能的開關狀態(tài)，產(chǎn)生六個有效向量Ul(001)，U2(010)，U3(011), U4(100), U5(101), U6(110)(也稱6個基本空間矢量)和兩個零矢量U0(000), U7 (111)。VT1VT6六個功率晶體管分別由PWM1PWM6信號控制。這種開關方式把(α,β)電壓參考矢量轉換成每個功率管的開關時間[19]。靜止的三相靜止坐標系(a、b、c)和靜止的兩相定子坐標系(α，β)以及固定在轉子上的兩相旋轉坐標系(d，q)間變換矩陣如下所示：一 Clarke變換 （42）Simulink仿真如圖46：圖46 Clarke變換假設a,b,c輸入是幅值為1，2，3的正弦波，則輸出波形如圖47所示：圖47 Clarke變換輸入輸出波形二 Park變換 （43） Simulink仿真如圖48：圖48 Park變換假設α，β輸入是幅值為1，2的正弦波，角度為，則輸出波形如圖49所示：圖49 Park變換輸入輸出波形三 Park逆變換 （44） Simulink仿真如圖410：圖410 Park逆變換假設d,q輸入是幅值為1，2的正弦波，角度為，則輸出波形如圖411 所示：圖411 Park逆變換輸入輸出波形 SVPWM模塊的建模和仿真SVPWM調(diào)制的原理是使逆變器瞬時輸出三相脈沖電壓合成的空間電壓矢量與期望輸出的三相正弦波電壓合成的空間電壓矢量相等。而PI調(diào)節(jié)器是應用最為廣泛的，其未使用微分因素（D），避免了響應的震蕩，而積分因素（I）的使用，則可以補償只用比例因素（P）時的誤差部分。 PI控制模塊的建模和仿真PID控制是控制系統(tǒng)中運用比較成熟，而且最為廣泛的控制器。而狀態(tài)空間法以狀態(tài)和操作符為基礎，需要擴展很多節(jié)點，容易產(chǎn)生組態(tài)錯誤，因而只能適用于表達比較簡單的問題。 Simulink法Simulink為用戶提供了基本模塊，只要從庫中調(diào)出模塊，就能夠直觀、快捷地構建控制系統(tǒng)的方塊圖模型，并在此基礎上進行仿真結果的可視化分析。圖43 Laplace法 S函數(shù)法S函數(shù)是動態(tài)系統(tǒng)中的計算機語言，在Matlab中可以通過m文件編寫，也可通過c或mex文件編寫。41 微分方程法模型框圖 狀態(tài)空間法狀態(tài)空間法是直接利用狀態(tài)方程的表達方式，通過矩陣變換和運算得到的系統(tǒng)結構，遇到非線性部分，則用Simulink的基本控件完成設計，如圖 42所示為該方法設計框架，較微分方程法更加直觀，邏輯層次較為清晰，對模型的再次修訂是十分有益的。 微分方程法微分方程法是根據(jù)電機各種電壓、電磁、機械方程的微分形式，通過Simulink中最基本的控件元素搭建永磁同步電機的邏輯關系，從而實現(xiàn)電機輸入輸出的關系模型。在以上模塊庫的基礎上，根據(jù)需要，可以組合封裝出常用的更為復雜的模塊，添加到所需模塊庫中去。(6) 測量模塊庫:包括電流測量和電壓測量模塊。(4) 電機模塊庫:包括激磁裝置、水輪機及其調(diào)節(jié)器、異步電動機、同步電動機及其簡化模型和永磁同步電動機等。(3) 電力電子模塊庫:包括二極管、晶閘管、GTO, MOSFET和理想開關等。電氣系統(tǒng)模塊庫包括以下六個子模塊庫組成：(1) 電源模塊:包括直流電壓源、交流電壓源、交流電流源、可控電壓源和可控電流源等。用戶進行仿真時很少需要寫程序，只需要用鼠標完成拖拉等簡單的操作，就可以形象地建立起被研究系統(tǒng)的數(shù)學模型，并進行仿真和分析研究[16，17]。SIMULINK可以對通