永磁同步電機的矢量控制-現(xiàn)代電力電子技術(shù)課程設(shè)計與報告-在線瀏覽
2025-03-08 00:16本頁面
【正文】 vector control。為使得電機有較好的控制性能，需要使用變頻器對永磁同步電動機進行驅(qū)動和控制。由于永磁同步電機結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、效率高、過載能力大、轉(zhuǎn)動慣量小以及轉(zhuǎn)矩脈動小等優(yōu)點，并且利用矢量控制思想，永磁同步電機可以使得輸出轉(zhuǎn)矩隨定子電流線性變化，永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)可以達到優(yōu)越的控制性能。同時，永磁材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與電子信息、通信技術(shù)、礦業(yè)、航空航天、交通運輸?shù)刃袠I(yè)密切相關(guān)，具有重要的戰(zhàn)略意義。電機控制系統(tǒng)的數(shù)字化進程是實現(xiàn)現(xiàn)代調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展的方向之一。第2章 永磁同步電機工作原理及其控制方法（1）電機是以磁場為媒介進行機械能和電能相互轉(zhuǎn)換的電磁裝置。（3）從基本原理來講：永磁同步電機與傳統(tǒng)電勵磁同步電機是一樣的，其唯一區(qū)別為傳統(tǒng)的電勵磁同步電機是通過在勵磁繞組中通入電流來產(chǎn)生磁場的，而永磁同步電機是通過磁體來建立磁場的，并由此引起兩者分析方法存在差異。電角度；（2）兩相靜止坐標系（αβ坐標系），其中，α軸重合于a軸，β軸逆時針旋轉(zhuǎn)超前于α軸90176。電角度。 PMSM在三相靜止坐標系下的數(shù)學(xué)模型電壓方程： （）其中，、分別為abc三相電壓，、分別為abc三相電流，、分別為abc三相磁鏈，為電樞電阻，磁鏈方程： （）其中，、各相繞組自感，且有；、為繞組間的互感，且有。 PMSM在兩相靜止坐標系下的數(shù)學(xué)模型 要研究PMSM在兩相靜止坐標系下的數(shù)學(xué)模型，首先需要研究坐標變換。在坐標變換的過程中，要保持坐標變換前后的功率和矢量幅值不變。基于功率、矢量幅值不變的原則，可得變換矩陣如式（） （）對式（）（求逆矩陣就可得到兩相靜止坐標系到三相靜止坐標系的變換矩陣（即反Clark變換）如式（）所示， （） 當a、b、c各相繞組上的電壓與電流分別為互差120176。的正弦量。將式（)、式()經(jīng)過式（)的Clark變換即可得到PMSM在兩相靜止坐標系下的電壓方程和磁鏈方程，如式（)和式（)所示。磁鏈方程： ()其中，為αβ軸電感，為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電角速度。電壓方程： （）其中，、為dq軸電壓，、為dq軸電流，、軸dq電感，、為dq軸磁鏈。 可見，PMSM在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型仍為一組非線性微分方程，但這組微分方程相比三相靜止坐標系中的要簡單得多，特別是對于調(diào)速系統(tǒng)至關(guān)重要的轉(zhuǎn)矩方程，從式（)可以看出，由于運轉(zhuǎn)過程中轉(zhuǎn)子磁鏈恒定不變，所以要調(diào)節(jié)的電磁轉(zhuǎn)矩，只需調(diào)節(jié)定子交直軸電流分量（、）即可。對于以永磁同步電機為執(zhí)行機構(gòu)的運動控制系統(tǒng)而言，主要采用轉(zhuǎn)子磁鏈定向控制方式，該方式特別適用于小容量調(diào)速系統(tǒng)。優(yōu)點：此類控制方法的控制性能類似于直流電機，控制簡單，易于數(shù)字實現(xiàn)且能實現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)矩隨電流的線性變化關(guān)系，調(diào)速范圍寬。 適用場合：小容量調(diào)速系統(tǒng)、高性能的控制場合。優(yōu)點：相同的電流產(chǎn)生最大的轉(zhuǎn)矩，使得系統(tǒng)高效節(jié)能，降低成本。缺點：控制算法相對復(fù)雜，實現(xiàn)不易，且功率因數(shù)會隨著輸出轉(zhuǎn)矩的增大兒快速下降。（3） 控制其中，為定子電壓與電流的夾角，控制是通過控制定子d、q軸電流，保持電機的功率因數(shù)恒為1的一種控制方式。缺點：由于永磁同步電機由轉(zhuǎn)子永磁體勵磁，且永磁體磁鏈幾乎不變，當負載變化時，電樞繞組的總磁鏈不為定值，因此不能實現(xiàn)定子電流隨轉(zhuǎn)矩的線性變化關(guān)系。優(yōu)點：該控制方式功率因數(shù)高，在一定程度上電動機的最大輸出轉(zhuǎn)矩得以提高，并且在輸出相同轉(zhuǎn)矩情況下，所需要的逆變器容量比方式小。適用場合：大功率調(diào)速系統(tǒng)。當電機恒功率區(qū)工作時，隨著電機速度的提升，電機定子電壓也隨
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