永磁同步電機矢量PPT

1、永磁同步電機矢量控制永磁同步電機矢量控制徐榮健 閔婕 池曉寶永磁同步電機矢量控制永磁同步電機矢量控制課題研究背景和意義永磁同步電機工作原理及其控制方法永磁同步電機矢量控制原理 MATLAB的仿真分析課題研究背景和意義永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)是一種高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)。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。課題研究背景和意義微電子技術(shù)的發(fā)展促進了數(shù)字技術(shù)在調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用，配合高效軟件可提供較好的靈活性和控制性能。電機控制系

2、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。相比于模擬控制，數(shù)字控制更易于實現(xiàn)先進控制策略，同時數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件成本低、結(jié)構(gòu)簡單且高效節(jié)能。 back工作原理及其控制方法工作原理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。工作原理及其控制方法三種坐標(biāo)系（1）三相靜止坐標(biāo)系（abc坐標(biāo)系），a軸、b軸、c軸所在的位置是定子三相繞組軸心所在的位置，相位在空間上互差120電角度；（2）兩相靜止坐標(biāo)系（坐標(biāo)系），其中，軸重合于a軸，軸逆時針旋轉(zhuǎn)超前于軸90電

3、角度；（3）兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（dq坐標(biāo)系），d軸位于N轉(zhuǎn)子極所在位置，并隨著轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，q軸逆時針超前d軸90電角度。工作原理及其控制方法PMSMPMSM的空間矢量圖的空間矢量圖工作原理及其控制方法三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型電壓方程： 磁鏈方程： cbacbaSSScbadtdiiiRRRuuu000000) 3/2cos() 3/2cos(cosbafcbacccbcabcbbbaacabaaciiiLMMMLMMML工作原理及其控制方法兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型三相靜止坐標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)系的變換矩陣（即Clark變換） Clark變換矩陣 Clark反變換矩陣21212123230212

4、11322/s3sC2123212123212101233/2ssC工作原理及其控制方法經(jīng)Clark變換后可得dtdiiRRuuss00sincos2300ssfeiiLL工作原理及其控制方法兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型兩相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換（Park即變換） Park變換矩陣 Park反變換矩陣cossinsincos2/2rsCcossinsincos2/2srC工作原理及其控制方法經(jīng)Park變換后可得電壓方程： 磁鏈方程：feqdsdeqeSqddtdiiRLLRuu0000fqdqdqdiiLL工作原理及其控制方法轉(zhuǎn)矩方程：狀態(tài)方程： )(eqdqdqfiiLLinTq

5、fqdqdqdqsqddqdsqdLuuLLiiLRLLLLLRiip01001工作原理及其控制方法幾種磁場定向控制方式（1） 控制（2）最大轉(zhuǎn)矩電流比控制（輸出某一轉(zhuǎn)矩為目標(biāo)，最優(yōu)配置軸電流）（3） 控制（功率因數(shù)高，能充分利用變頻器容量）（4）恒磁鏈控制（合理控制電機的定子電流，使電機氣隙磁鏈和轉(zhuǎn)子永磁磁鏈相等）（5）弱磁控制（電機在額定轉(zhuǎn)速以上運行時的場合） back0di1cos矢量控制原理矢量控制系統(tǒng)的基本思想：在普通的三相交流電動機上設(shè)法模擬直流電機轉(zhuǎn)矩控制的方法，在轉(zhuǎn)子磁鏈定向的坐系上，將電機定子電流矢量分解成產(chǎn)生主磁場的勵磁電流分量和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩電流分量且勵磁電流的方向定位于

6、永磁磁鏈上，并使得兩個分量相互垂直，彼此獨立，然后分別進行控制。矢量控制原理借助于坐標(biāo)變換，將各變量從三相靜止坐標(biāo)系變換到跟隨轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)的兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上。然后站在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上觀察，電機的各個空間矢量都變成了靜止矢量，在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上原來的交流量也就變成了直流量。通過對這些直流量的控制就能使交流電機達到直流電機的控制性能。 對于SPMSM而言， 則式 簡化為 ，采用的控制方法可以使得定子電流全部用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，在要求產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩一定的情況下，需要的定子電流最小，即為最大轉(zhuǎn)矩電流比控制，可以大大降低銅耗，提高效率，這也是通常采用的原因所在。qdLL )(eqdqdqfiiLLinTqfpinT

7、e0di矢量控制原理特點：（1）控制算法簡單，工程上易于數(shù)字實現(xiàn)；（2）轉(zhuǎn)子磁鏈與定子電流轉(zhuǎn)矩分量解單，相互獨立；（3）定子電流勵磁分量為0，使得永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型進一步簡化；（4）對于SPMSM， 的控制即為最大轉(zhuǎn)矩電流比控制；（5）對于IPMSM， 的控制不能充分利用磁阻轉(zhuǎn)矩；（6）隨著負載增加，定子電流增加，定子電壓矢量與定子電流矢量的夾角增大，造成同步電機功率因數(shù)降低。0di0di矢量控制原理永磁同步電機矢量控制過程：加減速之后的頻率（目標(biāo)值 ）與檢測到的電機實際頻率（反饋值 ）的差值經(jīng)速度調(diào)節(jié)器（Automation Speed Regulator簡稱ASR）得到轉(zhuǎn)矩電流的給定值

8、（ ）。轉(zhuǎn)矩電流的給定值與檢測到的電機實際的轉(zhuǎn)矩電流的差值經(jīng)電流調(diào)節(jié)器（Automation Current Regulator簡稱ACR）得到需向電機施加的q軸電壓值 ； 的期望值0與檢測到的電機的實際d軸電流（ ）的差值經(jīng)過電流調(diào)節(jié)器（Automation Current Regulator簡稱ACR）得到需向電機施加的d軸電壓值 。 、 經(jīng)2r/2s坐標(biāo)變換得到 、 ，再經(jīng)過SVPWM計算，得到個的控制信號，最終向電機施加合適的三相電壓。 back*qiqudididuduquuu矢量控制原理 控制方法的實現(xiàn)0diMATLAB的仿真分析模型Permanent Magnet Synchronous Machinewe (rad/s)Continuouspowerguiis_abc (A)PI0iqrefidrefioreftheiabcrdq2abcTe (N.m)Step700Speed Ref mABCTmPermane