【正文】 ﹙ 25﹚ 定子磁鏈方程 d d d fLi???? ﹙ 26﹚ q q qLi? ? ﹙ 27﹚ 電磁轉(zhuǎn)矩方程 2021 屆本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)信號檢測 5 ? ? ? ? ? ? ? ?3 / 2 3 / 2e p d q q d p f q d q d qT n i i n i L L i i? ? ???? ? ? ? ??? ﹙ 28﹚ 機(jī)械運(yùn)動方程 emttddT J B T??? ? ? ﹙ 29﹚ 式中， di 、 qi 是么 d， q軸定子電流分量， dU 、 qU 是 d， q軸定子電壓分量， R是 定子電樞繞組電阻， d? 、 q? 是氣隙磁鏈， f? 是轉(zhuǎn)子磁鋼在定子繞組中產(chǎn)生的耦合磁鏈， dL ，qL 是電機(jī) d， q軸的主電感， pn 是電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極對數(shù)， J 是轉(zhuǎn)子與負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量 、B是摩擦系數(shù)， mT 是電機(jī)負(fù)載的轉(zhuǎn)矩， ? 是角速度、 e? 是電角速度，且 epn??? ， ? 是轉(zhuǎn)子的機(jī)械位置與起始點(diǎn)的夾角。 在三相定子坐標(biāo)系中，由于電機(jī)參數(shù)與轉(zhuǎn)子的位置有關(guān)，使得電機(jī)的數(shù)學(xué)模 型非常復(fù)雜。 (3)假定定子繞組是三相對稱分布 ， 轉(zhuǎn)子上無阻尼繞組。為了簡化分析，結(jié)合本課題所使用的 PMSM的特點(diǎn)，對電機(jī)作如下一些假設(shè)： (1)假設(shè)磁路線性 ， 不計(jì)渦流、磁滯以及鐵心飽和的影響。 電機(jī)的數(shù)學(xué)模型是我們研究系統(tǒng)動、靜態(tài)性能和對系統(tǒng)進(jìn)行控制設(shè)計(jì)的依據(jù)；因此，數(shù)學(xué)模型的好壞對控制系統(tǒng)的性能有著非常重要的影響。這些 變換都是可逆的 。坐標(biāo)變換必須遵循兩個原則： (1)變換前后電流所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動勢完全一致； (2)變換前后電動機(jī)的功率相等。如在該相互垂直的繞組 d、 q中通入直流電流 di 、 iq ，同樣也可以產(chǎn)生與上述三相定子合成磁動勢空間矢量一樣的合成磁動勢空間矢量 JF 。若在此兩相固定繞組中 ? 、 ? ，通以在時間上相差 90? 電角度的兩相平衡交流電流 i? 、 i?，同在定子三相繞組中通以時間上互差 120? 的三相平衡正弦電流一樣 Ai 、 Bi 、 Ci ，也會產(chǎn)生同樣 的合成磁動勢空間矢量 JF 。如在三相交流電機(jī)的定子三相繞組中通以時 間上互差 120? 的三相平衡正弦電流 Ai 、 Bi 、 Ci ，則可以產(chǎn)生以同步角頻率 ? 旋轉(zhuǎn)的三相定子合成磁動勢空間矢量 JF 。目前，坐標(biāo)變換時常用的坐標(biāo)系有以下三種，它們之間的關(guān)系如圖 21所示。 2 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型 坐標(biāo)系的設(shè)立 永磁同步電機(jī)的控制是通過研究其數(shù)學(xué)模型的特性來實(shí)現(xiàn)的，其研究對象為定子側(cè)的物理量，它們都是交流量，且其空間矢量是以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的；以致在三相坐標(biāo)系下建立的數(shù)學(xué)模型非常復(fù)雜，計(jì)算和分析都十分困難； 而對其實(shí)施變換后，在兩相平面坐標(biāo)系下來進(jìn)行分析研究，則會簡單得多。而位置傳感器檢測法是最為常見的，但它有自己的不足之處，如高速高分辨率位置傳感器價格昂貴 、 性能易受惡劣環(huán)境影響 。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，矢量控制技術(shù)已成為電氣傳動系統(tǒng)中的首選方案，矢量控制 需要電動機(jī)的精確模型，對參 數(shù)具有很強(qiáng)的依賴性，參數(shù)的變化會導(dǎo)致控制性能變差，這就要求我們 必須進(jìn)行實(shí)時檢測并利用檢測信號才能控制電機(jī)的正常運(yùn)行 ， 信號檢測主要是對定子電壓 、 定子電流 、 轉(zhuǎn)子位置及轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測 。它使人們看到盡管交流電動機(jī)控制復(fù)雜，但同樣可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩、磁場獨(dú)立控制的內(nèi)在本質(zhì) ，這使得 矢量控制技術(shù)在交流調(diào)速控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用 ， 因?yàn)橛来磐诫姍C(jī)具有效率高、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，有著廣闊的應(yīng)用前景，矢量控制也逐漸應(yīng)用于永磁同步電機(jī) 。 關(guān)鍵詞 : 永磁同步電機(jī) ， 矢量 控制， 位置傳感器 ， 轉(zhuǎn)子位置 2021 屆本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)信號檢測 10kW dc motor of the direct torque control system design Abstract A new brushless DC motor DTC scheme was studied to solve those problems associated with direct torque control (DTC) of brushless DC motor, such as difficulty to control flux and plexity to estimate torque. The flux hysteresis controller was ignored in the constant torque region and an imp roved method was proposed to make the estimation of torque easier. The proper stator voltage space vector was selected based on the output of the torque hysteresis controller and the sector which the current rotor flux locates in. The structure of the control system was simplified and the cost was reduced. Simulation and experimental results are presented, and it is shown that the feasibility and the validity of the scheme. Key Words: Brushless DC motor, DTC, Voltage space vector, Torque, Hysteresis control 2021 屆本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)信號檢測 目 錄 1 緒論 ...................................................................................................................................... 1 課題背景 .................................................................................................................... 1 課題的主要研究內(nèi)容 ................................................................................................ 1 2 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型 ..................................................................................................... 2 坐標(biāo)系的設(shè)立 ............................................................................................................ 2 坐標(biāo)變換及變換矩陣 ................................................................................................ 3 電機(jī)的數(shù)學(xué)模型