【正文】 ....................................... 錯誤 !未定義書簽。在模型建立后，由于 PID 控制由于算法簡單、可靠性高，廣泛應用于控制過程中。 仿真結果表明 空間電壓矢量控制可以使永磁同步電機的轉矩可控制并達到穩(wěn)定，并產(chǎn)生三相穩(wěn)定電流。 關鍵詞 ： 永磁同步電機； 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 motor。第一章 緒論 課題研究的背景 隨著電動機在社會生產(chǎn)中的廣泛應用，電機研究成為必不可少的研究課題。交流電動機的誕生已經(jīng)有一百多年的歷史。 直流電動機的轉速容易控制和調(diào)節(jié)，在額定轉速以下，保持勵磁電流恒定，通過改變電樞電壓的方法實現(xiàn)恒轉矩調(diào)速；在額定轉速以上，保持電樞電壓恒定，可用改變勵磁的方法實現(xiàn)恒功率調(diào)速。隨著交流調(diào)速技術的發(fā)展使交流電機的應用更加廣泛，但是其轉矩控制性能卻不如直流電機。 永磁交流伺服系統(tǒng)控制理論的發(fā)展 交流調(diào)速理論包括矢量控制和直接轉矩控制。矢量控制采用了矢量變換的方法，通過把交流電機的磁通與轉矩的控制解耦使交流電機的控制類似于直流電動機。 直接轉矩控制是 1985 年 Depenbrock 教授在研究異步電機控制方法時提出的。 【 1】 控制定子磁鏈而不是轉子磁鏈，不受轉子參數(shù)變化的影響，但不可避免地產(chǎn)生轉矩脈動，低速性能較差，調(diào)速范圍受到限制。【 10】【 11】 矢量控制的 基本思想是在普通的三相交流電動機上設法模擬直流電動機轉矩控制的規(guī)律，在磁場定向坐標 上，將電流矢量分解成為產(chǎn)生磁通的勵磁電流分量和產(chǎn)生轉矩的轉矩電流分量，并使得兩個分量互相垂直，彼此獨立，然后分別進行調(diào)節(jié)。 【 6】 控制策略的選擇上是 PID 控制 ， 傳統(tǒng)的數(shù)字 PID 控制是一種技術成熟、應用最為廣泛的控制算法， 其結構簡單，調(diào)節(jié)方便 。 永磁交流伺服 控制 系統(tǒng)的發(fā)展趨勢如下： (1)電機調(diào)速技術的發(fā)展趨勢是永磁同步電機將會取代原有直流有刷伺服電機和步進電機及感應電機。而且在相同功率下，永磁同步電動機在比其他形式電動機具有更小的體積。 【 5】【 12】 (2)高性能控制策略廣泛應用于交流伺服系統(tǒng)。 【 7】 (3)綠色化發(fā)展。 論文研究的主要內(nèi)容 本課題研究永磁同步電機矢量控制， 首先給出了矢量控制中用到的坐標變換以及本文所設計系統(tǒng)的原理圖，其次建立永磁同步電機的數(shù)學模型 ， 給出了本驅動器中采用的電壓空間矢量脈寬調(diào)制 (簡稱 SVPWM)方法的數(shù)學模型 ，最后利用 MATLAB 仿真軟 件對系統(tǒng)進行仿真 。 2．在分析數(shù)學模型的基礎上，建立了永磁同步電機的矢量控制系統(tǒng)，論述了矢量控制的實現(xiàn)方法。 4．對整個系統(tǒng)進行了仿真， 在 MATLAB 中建立了基于 SVPWM 的永磁同步電機控制系統(tǒng)的仿真模型。 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 )構成。轉子通常由軸、永久磁鋼及磁軛組成，其主要作用是在電動機氣隙內(nèi)產(chǎn)生足夠的磁場強度，與通電后的定子繞組相互作用產(chǎn)生轉矩以驅動自身的運轉。轉子上安裝有永磁體，轉子鐵心上可以有電樞繞組?！?1】【 2】 2)永磁同步電機的種 類 永磁同步電動機分類方法較多：按工作主磁場原理 方向的不同，可分為徑向磁場式和軸向磁場式；按電樞繞組位置不同，可分為內(nèi)轉子式和外轉子式；按轉子上有無啟動繞組，可分為無啟動繞組的電動機和有啟動繞組的電動機(又稱為異步啟動永磁同步電動機 )；根據(jù)極對數(shù)的不同，永磁同步電機可分為單極和多極；根據(jù)磁通分布或反電動勢波形，可分為永磁無刷直流電動機和永磁同步電動機。永磁同步電動機產(chǎn)生的轉矩脈動低于永磁無刷直流電動機，主要原因是永磁同步電動機不存在相間換流時的沖擊電流。因此 需要 通過適當?shù)霓D換，將交流電機的控制變換為類似直流電機的控制將大大簡化交流電機控制的復雜程度。為簡化感應電機模型 ,可將電機三相繞組電流產(chǎn)生的磁動勢按平面矢量的疊加原理進行合成和分解 ,使得能夠用兩相正交繞組來等 效實際電動機的三相繞組。 【 13】 系統(tǒng) 中的坐標系 1)三相定子坐標系 ( 坐標系 ) 其中 三相交流電機繞組軸線分別為 ，彼此之間互差 120 度空間電角度，構成了一個 U— V— W 三相坐標系。 2)兩相定子坐標系 (α — β 坐標系 ) 兩相對稱繞組通以兩相對稱電流也能產(chǎn)生旋轉磁場。由于 α 軸固定在定子 A 相繞組軸線上，所以 α —β 坐標系也是靜 止坐標系。對于同步電動機， d 軸是轉子磁極的軸線。 由三項平面坐 標系向兩相平面坐標系（ Clarke 變換） 三相 同步 電 動 機的集中繞組 U、 V、 W的軸線在與轉子垂直的平面分布如上圖所示，軸線依次相差 120176。 由于 Fu、 Fv、 Fw不會在軸向上產(chǎn)生分量，所以可以把氣隙內(nèi)的磁場簡化為一個二維的平面場 。作β軸，建立起二維坐標系，用此兩相坐標系（αβ）產(chǎn)生的磁動勢來等效三相靜止坐標系（ uvw）產(chǎn)生的磁動勢 .【 22】【 24】 如圖 21 8 圖 21 clarke變換 用 F來表示三相繞組所產(chǎn)生的總磁動勢， Fα ,Fβ分別表示α，β軸上的集中繞組所產(chǎn)生的磁動勢，則三相繞組在氣隙中產(chǎn)生 F可以由α，β兩相繞組來等效產(chǎn)生，所以可得 （ 21） 關系式： 23[ ] [ ]uu v w vwIIF F F N F F F N IIIaabb輊犏輊犏犏== 犏犏犏犏臌 犏臌 N2為兩相繞組α，β的匝數(shù)， N3為三相繞組 u、 v、 w的匝數(shù)。 為模擬直流電動機的電樞磁動勢與主磁場相互垂直，可以建立如下圖所示的 dq繞組模型。 【 4】【 6】 從兩廂靜止坐標系αβ到兩相旋轉坐標系的變換 如圖 22所示： （ 24） （ 25） 10 根據(jù)磁動勢等效的原則 24 dXX qiiF F N F F Naab b輊輊犏犏輊 輊= 犏犏臌臌 臌臌 式中 N4是 dq軸上繞組的匝數(shù)。圖 22 park變換 （ 27） （ 26） （ 28） 11 永磁同步電機在 d— q 坐標系的數(shù)學模型描 述如下： 模型的建立基于下面的假設： 1．忽略電機 鐵心的飽和； 2．不 計電機中的渦流和磁滯損耗： 3．電機電流為對稱的三相正弦電流 (即只考慮電流基波 )。電角度為 q 軸，以 a 相繞組軸線為參考軸線， d 軸與參考軸之間的電角度為 θ ，如圖 23 所示。其基本思想是在普通的三相交流電動機上設法模擬直流電動機轉矩控制的規(guī)律，在磁場定向坐標上，將電流矢量分解成為產(chǎn)生磁通的勵磁電流分量和產(chǎn)生轉矩的轉矩電流分量，并使得兩個分量互相垂直，彼此獨立，然后分別進行調(diào)節(jié)。所謂解耦指的是控制轉矩時不影響磁通的大小 ，控制磁通時不影響轉矩。因此矢量控制