PMSM矢量控制調(diào)速系統(tǒng)建模與仿真電氣工程專業(yè)

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1、PMSM矢量控制調(diào)速系統(tǒng)建模與仿真 摘 要 隨著科技更加便捷的發(fā)展，引進了一些新的更加方便，更加高效，更加準確，更加無損耗的技術(shù)，即PMSM矢量控制技術(shù)。第一，PMSM就是加入了新的材料，把之前的電動機做了改動，利用永磁材料替代之前的結(jié)構(gòu)來維持電動機永恒的轉(zhuǎn)動，使定子與轉(zhuǎn)子的速度同步起來，這樣的電動機就叫做永磁同步電機。直流勵磁繞組相對于永磁材料來說損耗降低了。第二，矢量控制理論即就是通過控制電動機工作時的電流，主要是控制其中的磁場電流和轉(zhuǎn)矩電流的角度大小和模值大小，把這種控制定子電流的方式稱之為矢量控制。通過以上兩種技術(shù)的改革，從而使對電動機的控制更加簡潔，方便，高效。 本文的研究思路

2、是先對永磁電動機的基本結(jié)構(gòu)，工作原理，及其應用特點本做了簡單的闡述，然后介紹了面裝式電動機的矢量控制技術(shù)，最后建立永磁電動機的矢量控制調(diào)速系統(tǒng)，進行仿真數(shù)據(jù)，和最后的分析仿真結(jié)果。 關(guān)鍵詞：PMSM矢量控制技術(shù)；永磁材料；矢量控制理論；建立；仿真 Abstract With the development of technology more convenient, the introduction of some new more convenient, more efficient, more accurate, more lossless technology, that is,

3、PMSM vector control technology. First, PMSM is to add a new material, the previous motor to do the change, the use of permanent magnetic material to replace the previous structure to maintain the permanent rotation of the motor, so that the speed of the stator and the rotor together, this motor is c

4、alled permanent magnet Synchronous motor. The DC field windings are reduced in loss relative to the permanent magnet material. Second, the vector control theory that is by controlling the motor current, mainly to control the magnetic field current and torque current angle size and modulus value, the

5、 way to control the stator current is called vector control. Through the reform of the above two technologies, so that the control of the motor more concise, convenient and efficient. This paper first studies the basic structure, working principle and application characteristics of the permanent ma

6、gnet motor, and then introduces the vector control technology of the surface mount motor. Finally, the vector control speed of the permanent magnet motor is established. System, simulation data, and final analysis of simulation results. Key words: PMSM vector control technology; permanent magnet ma

7、terial; vector control theory; establishment; simulation 目 錄 TOC \o "1-3" \h \u HYPERLINK \l _Toc16111 摘 要 I Abstract II 1 引言 1 2 永磁同步電機（PMSM）的概述 1 2.1 永磁同步電機的基本結(jié)構(gòu) 2 2.2 永磁同步電動機工作原理 3 2.3 永磁同步電動機的特點 4 3 面裝式三相永磁同步電動機矢量方程 4 3.1 矢量控制理論 4 3.2 電壓矢量方程 5 3.3 電磁轉(zhuǎn)矩矢量方程 8 3.4 面裝式三相永磁同步電動機矢量控制及控制系

8、統(tǒng) 9 3.4.1 基于轉(zhuǎn)子磁場的轉(zhuǎn)矩控制 9 3.4.2 坐標變換 11 3.5 FOC控制技術(shù)的思路 12 4 PMSM矢量控制系統(tǒng)的建模與仿真 13 4.1 Simulink軟件的簡介 13 4.2 模型的假設 13 4.3 仿真模型的建立 14 4.4 系統(tǒng)模型的模塊 14 4.4 永磁同步電動機的仿真結(jié)果 17 結(jié)論 19 參考文獻 20 謝 辭 21 1 引言 隨著二十一世紀科技的發(fā)展，永磁同步電動機（Permanent Magnet Synchronous Motor）的發(fā)展被廣泛應用，電機研究成為社會使命中重要的研究課題之一[1]。電動機使用特別頻繁

9、，通以直流電流的電動機和通以交流電流的電動機在生活生產(chǎn)中都被應用的很廣泛。電動機由于結(jié)構(gòu)上做了改變，用永磁材料替換之前的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，所以效率會更高效。為早在上個世紀七八十年代時期，由一個名叫布拉施克的人提出的矢量控制理論促使交流電機在世界上得到了更大的突破。矢量控制的最基本的概念就是在最簡單的交流電動機上想辦法找到直流電機的轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律，在實現(xiàn)建模與仿真的過程中電動機所用到的矢量控制理論實質(zhì)上是運用了復雜的坐標變換，所有對電動機的參數(shù)準確性要求十分的高。 由永磁同步電機（Permanent Magnet Synchronous Motor）構(gòu)成的永磁交流伺服系統(tǒng)開始逐漸向數(shù)字化國際化的方向發(fā)

10、展。所以怎樣來建立一個合適的仿真模型是一個重要的開始，有特別重要的研究和發(fā)展意義。并且，運用Simulink來對永磁同步電機（Permanent Magnet Synchronous Motor）進行建模和仿真，這些方法研究目前已經(jīng)備受關(guān)注。 本論文的敘述的永磁同步電動機是最重要的，第一步對永磁同步電機（Permanent Magnet Synchronous Motor）進行最簡潔的敘述，然后通過推到永磁同步電機在dq坐標系中的公式來研究矢量控制調(diào)速系統(tǒng)，最后使用Simulink軟件進行建模，并通過建模后的仿真。 2 永磁同步電機（PMSM）的概述 永磁同步電機（Permanent M

11、agnet Synchronous Motor），用永磁材料取代系統(tǒng)中的電勵磁，做了相應的改變后，節(jié)省了一些線圈等結(jié)構(gòu)[2]。而且永磁電動機中的定子和電勵磁三相同步電動機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大致一樣，定子維持不改變，這便是最原始的PMSM。永磁材料又稱為硬磁材料，指的是在第一次被磁化后，能夠永久保持磁性的一種材料。從永磁材料的發(fā)展歷史來看，稀土永磁材料已經(jīng)發(fā)展成一大產(chǎn)業(yè)。永磁體同步電機（Permanent Magnet Synchronous Motor）是通過永磁體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生相應的作用來以同步速度運行。永磁同步電機（Permanent Magnet Synchronous Motor）由于本身

12、結(jié)構(gòu)的特點，在工作效率、結(jié)構(gòu)、及其損耗方面都比常用的電動機更加優(yōu)良。 2.1 永磁同步電機的基本結(jié)構(gòu) 永磁同步電機的結(jié)構(gòu)組成主要包括定子、轉(zhuǎn)子、及其之間的空隙[3]。 通常來說，它的定子部分和一般電機的構(gòu)造特別像，這就是這種電機最大的特點，轉(zhuǎn)子部分的構(gòu)造和別的機器有了一定的不同點這也是主要的差別。 和生活中常見的非同步電機比較來說，轉(zhuǎn)子構(gòu)造的不太是這個電機最大的亮點，而且具有永久磁性的磁極被安裝在它的轉(zhuǎn)子上，并且在這個永久磁性的磁極安裝的位置也多種多樣。 其結(jié)構(gòu)如圖1、圖2和圖3所示 圖1 面裝式結(jié)構(gòu) 圖2 插入式結(jié)構(gòu) 圖3 內(nèi)裝式結(jié)構(gòu) 由于不同類型轉(zhuǎn)子的構(gòu)造還有永久磁鐵的外形還

13、有轉(zhuǎn)子的構(gòu)造不一樣，因為永久磁鐵的材料各種各樣還要需求不同，這樣之后會出現(xiàn)不同的設計方法， 我們主要是能得到比較良好的歷次產(chǎn)生的磁場，在這個基礎(chǔ)上，我們還要看看制造這些東西的本錢，還有質(zhì)量問題，是否能正常運行，這些方面都是我們要考慮的。 圖4是表示的是一個極對數(shù)為2，然后永磁材料鑲嵌在電動機表面的一個結(jié)構(gòu)。在這個圖中，有三相電流分別為、、，其每相的電壓、、與其電流大小相等，方向同向。 圖4 二極面裝式結(jié)構(gòu)簡圖 如圖5-a所示，假使線圈在磁場中是以一種正弦形式存在，并且和永磁體材料正弦分布不盡相同。接著，把勵磁線圈當成放在電動機轉(zhuǎn)子里起作用匝數(shù)的三相繞組是倍，當電動機內(nèi)給定相對等的勵磁電

14、流為的電流，即在空氣間隙中造成的正弦分布和兩勵磁線圈造成的勵磁磁場都是相等的。，是對等的勵磁電感。圖5-b為對等后的物理結(jié)構(gòu)模型[4]。 a) 轉(zhuǎn)子等同勵磁繞組 b) PMSM的物理模型 圖5 面裝式PMSM物理模型 2.2 永磁同步電動機工作原理 永磁電動機（Permanent Magnet Synchronous Motor）的運行的基本原理是：由于電動機的定子通以電流、在轉(zhuǎn)動的過程中產(chǎn)生磁場，然后在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下在定子側(cè)產(chǎn)生磁場感應電動勢，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生同步的拖力同步旋轉(zhuǎn)。假使不考慮溫度和磁路達到最大情況的影響下，便可認為轉(zhuǎn)子磁鏈的值是恒定，再加上不用減弱磁通的話，減少了對勵磁

15、的控制，讓電動機的控制更加簡單和方便[5]。 2.3 永磁同步電動機的特點 PMSM由于省去了一個勵磁結(jié)構(gòu)，所以各模塊之間減少了相應的摩擦與損耗，所以工作效率要比原始的電動機效率高，而且電動機的結(jié)構(gòu)十分的簡潔、使用的時候特別方便、功率因數(shù)大并且可靠性好。PMSM由于本身特點，有很多結(jié)構(gòu)，并且不一樣的轉(zhuǎn)子構(gòu)造其本身性能上的優(yōu)勢也是不盡相同的，永磁同步電機（Permanent Magnet Synchronous Motor）在某種特定的功率限制之內(nèi)，相比于電勵磁同步電機來說有更微小的體積再加上工作效率高等優(yōu)勢，不斷的引起了科學家和社會對其重視，隨著科技的發(fā)展和其控制手段的不斷改變和成熟，永磁

16、同步電動機（Permanent Magnet Synchronous Motor）的驅(qū)動系統(tǒng)逐漸受到各個大公司和企業(yè)的青睞和投資?？梢钥吹?，調(diào)速驅(qū)動的發(fā)展前景將會改變是永磁同步電動機的發(fā)展模式[6]。 3 面裝式三相永磁同步電動機矢量方程 3.1 矢量控制理論 矢量控制理論就是把通過對電流的控制從而來對轉(zhuǎn)矩進行模擬控制，三相電流通過矢量分解成兩個角度呈90的值，彼此之間互相垂直的，主要包括勵磁電流分量以及轉(zhuǎn)矩電流分量，使得其操作起來更加簡潔，方便，從而達到操控永磁電機的最終目標。 在研究電動機轉(zhuǎn)子磁場的操控基礎(chǔ)上，和原本的感應電機相比之下而言，面裝式永磁同步電動機（Surface mo

17、unted Permanent Magnet Synchronous Motor）是將其等同于為他勵DC電動機(Separately Excited DC Moto)，所以對于面裝式永磁電動機（Surface mounted Permanent Magnet Synchronous Motor）來說，對其進行的矢量控制十分易于理解。面裝式永磁同步電動機（Surface mounted Permanent Magnet Synchronous Motor）必須把電動機定子的三相繞組轉(zhuǎn)變?yōu)閾Q向器繞組。拿三相感應電動機來舉例說明，直接運用定向的方法時，磁鏈大致是根據(jù)定子、轉(zhuǎn)子之間會涉及到多個電動機參

18、數(shù)的一個電壓矢量方程。其中永磁電動機工作時的仿真值的改變一定會嚴重影響到電動機工作時其參數(shù)值，當運用間接定向的情況下，其工作參數(shù)還是會受電動機轉(zhuǎn)子值。 因為PMSM轉(zhuǎn)子磁極在物理的研究上是可以檢測的，根據(jù)傳感器便可以很直觀的測量觀察到電動機轉(zhuǎn)子磁場中間的軸線地方，所以相對來說比檢測感應電動機的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場更加易于成為現(xiàn)實，而且在很大程度上可以不會隨著電動機的值變化而變化。 在旋轉(zhuǎn)ABC系中，如圖5-b，電動機的定子電流矢量是： (1) 上述的公式中，矢量控制是通過控制的值來完成的，是實際值。公式(1)體現(xiàn)出，每次都會在旋轉(zhuǎn)ABC系中電動機轉(zhuǎn)子的原本位置上，加上一個角。這種自己控制的方

19、法即就是-自控式控制。并且不管在動態(tài)環(huán)境下，還是在穩(wěn)態(tài)環(huán)境下，都可以很嚴苛的控制角[7]。 3.2 電壓矢量方程 圖5-b中，電動機的三相繞組的電壓方程表示為： (2) (3) (4) 通過上述的公式可以看出，、和分別是ABC三相繞組的全部磁鏈-全磁鏈。 (5) 上述的公式中，、包括都是PMSM磁場鏈在三相旋轉(zhuǎn)系中造成的磁鏈。 由于電動機中產(chǎn)生的電感一直保持不變，所以： (6) 上述公式中，和各自是三相繞組中產(chǎn)生的漏電感和勵磁電感。而且 (7) 上述公式(6)可表示為： (8) 上述公式中，。 如果電動機中的接線是Y型，中間的線沒有接到外面。所以，即： (9)

20、 上述公式中，，為等效勵磁電感；，稱為同步電感。 同樣，可將和表示為式(9)的形式。由此可將式(8)表示為： (10) 永磁電動機中的電流可以等效為電流、、和。 相同的是電動機三相繞組的總共的磁鏈的矢量計算可以組成電動機的定子磁鏈，、和之間的矢量計算可組成轉(zhuǎn)子磁鏈矢量，所以就有了： (11) 由上式可以看出電動機中的是由、及其之間的矢量運算構(gòu)成。轉(zhuǎn)子的磁鏈是由電動機的定子磁鏈、和之間的矢量運算構(gòu)成。將式(10)兩端矩陣進行矢量變換可得： (12) 將上式(12)可以進一步總結(jié)為： (13) 可將式(2)～式(4)轉(zhuǎn)換為矢量方程，所以有： (14) 將上式中的(13)代

21、入上式(14)中，便可以得出： (15) 式中，，為在三相系中的相位，如圖5-b。另有： 圖6 面裝式PMSM等效電路 (16) 最后，可將式(14)表示為： (17) 此式為定子電壓矢量方程。 其中，，可以看做是。穩(wěn)定的狀態(tài)下，幅值一直保持不變，于是，則通過上面公式（17）可以將其看成一個電路模型。 (18) 根據(jù)三相感應電動機相位矢量圖的分析可以了解到，在某種穩(wěn)定的條件下，空間和時間具可以在時空中相互等效，舉例來說假設A軸作為時間的參照系，便可以把矢量圖通過矢量變換改變?yōu)锳相繞組的相位矢量圖，同樣類比。此時，可將式(18)直接轉(zhuǎn)換為： (19) 式中，；因，故有。

22、 根據(jù)上式(19)便可以總結(jié)出圖11所表達的等效電路。 圖7 面裝式PMSM矢量圖和相量圖 圖8 等效電路 3.3 電磁轉(zhuǎn)矩矢量方程 其中電磁轉(zhuǎn)矩為： (20) 上式(20)同樣適用于表面安裝的永磁電動機，磁場是由電動機中的永磁體產(chǎn)生的。 上式(20)可以看出，當和為固定值時，電磁轉(zhuǎn)矩只隨著角的變化而變化。如下圖，把這種關(guān)系稱為矩-角關(guān)系。將式(20)表示： (21) 圖9 te-β關(guān)系曲線 由上面式子(21)可以看出，電動機的轉(zhuǎn)矩的大小將取決于磁場的大小， 可得正弦穩(wěn)態(tài)下電動機的電磁功率為： (22) 式中，為內(nèi)功率因數(shù)角?；蛘? (23) 電磁轉(zhuǎn)矩為： (24

23、) 或者 (25) 由式(25)，可得： (26) 式(26)與式(20)一致。電動機對轉(zhuǎn)矩的控制實際上是對電動機中的電流的幅值的大小，磁通的大小以及角度的大小來控制。 3.4 面裝式三相永磁同步電動機矢量控制及控制系統(tǒng) 3.4.1 基于轉(zhuǎn)子磁場的轉(zhuǎn)矩控制 在dq軸坐標系內(nèi)我們要想得到自己想要的電磁轉(zhuǎn)矩，那么就得控制的范圍即就是幅值還有它的相位，這些我們是通過這個（20）方程式看出來的。如圖13所示，目的也就是得到一定的電流分量，我們標寫為還有，這兩個量是的兩個分量，這是在dq坐標系內(nèi)通過由上面（20）方程式得到的[8]。 (27) 電機中電磁轉(zhuǎn)矩是由電動機中電流的分量決定

24、的。在電機中沒有相對運動，即使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的電角度為。從，我們能把面裝式PMSM看成他勵直流型電動機電動機，這主要是看這個轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)所形成的角度。 圖10 面裝式PMSM轉(zhuǎn)矩控制() 圖11 等效他勵直流電動機 a) iq>0, id=0 b) iq=0, id＜0 ?? (fq) (fd) (fs) ? 圖12 靜止DQ軸系與同步旋轉(zhuǎn)dq軸系 3.4.2 坐標變換 通過坐標之間的相互轉(zhuǎn)化可得： (28) 式(28)所示坐標變換的物理含義是將圖12中的DQ繞組變換為了具有dq軸線的換向器繞組。換向器是轉(zhuǎn)換控制的一個重要的元件，主要是把DQ系的定子繞組轉(zhuǎn)換到直流電機中。永磁

25、電動機中的換向器和三相感應電動機不僅形式，形狀差不多，而且其換向器的結(jié)構(gòu)，功能也沒有很大的差別。 要通過對電動機進行研究，就必須進行坐標變換，用到的方法主要是在相對靜止狀態(tài)下，將三相電流變化成兩相電流，具體為： (29) 于是，由式(28)和式(29)，靜止三相電流轉(zhuǎn)化到旋轉(zhuǎn)的兩相電流，其坐標變換是： (30) 當將靜止的三相電流直接變換到同步旋轉(zhuǎn)的兩相電流時，可以得出下式的(30)。 由上式的(30)可得： (31) 通過(31式子可以看出電動機通過坐標變化將三相電流轉(zhuǎn)變成了兩相電流。 3.5 FOC控制技術(shù)的思路 FOC（Field-Oriented Control）是

26、對電動機的磁場指導的操縱，電磁轉(zhuǎn)矩可以看成是永磁同步電動機（PMSM）中定子的勵磁磁場和轉(zhuǎn)子的勵磁磁場互相疊加作用的結(jié)果[9]。一般來說，轉(zhuǎn)子坐標系中的轉(zhuǎn)矩是和電流成正比的，其公式是： (32) 通過上式(32)可以得出，轉(zhuǎn)矩是主要由兩大部分構(gòu)成的： ①永磁轉(zhuǎn)矩； ②磁矩轉(zhuǎn)矩 (33) 上面(33)表明，永磁同步電動機的轉(zhuǎn)矩和是和電動機的電流分量成正比。 通過(32)可以看出，永磁同步電機（PMSM）結(jié)構(gòu)的不同，造成有很多不一樣的控制方法。比如：的操控、的操控、最大轉(zhuǎn)矩或者電流的操控、恒磁鏈的操控、最大輸出功率操控和弱磁等操控，但是相比而言控制是最簡單，最簡潔，最易于觀察的一種，

27、所以接下來只是用來對電動機進行處理[10]。 在研究的時候，令，可以得出磁矩轉(zhuǎn)矩=0，便可以得出永磁同步電動機中的轉(zhuǎn)矩只和有關(guān)系，其表達式為，可以通過對這幾個變量的控制來達到對總轉(zhuǎn)矩的控制。 4 PMSM矢量控制系統(tǒng)的建模與仿真 作為永磁同步電機進行控制，其方案具有多種選擇，本文研究的是通過矢量控制的方法來對系統(tǒng)進行建立模型與仿真實驗[11]。 4.1 Simulink軟件的簡介 本文主要用到的軟件是MATLAB。對永磁同步電動機矢量控制調(diào)速系統(tǒng)的建模及其仿真是用到其中最基本的一個軟件SIMULINK。它是某公司在1990年代初期研發(fā)的軟件，屬于MATLAB軟件中的一種可以觀看的一種

28、仿真工具，同時也屬于MATLAB軟件的重要組成部分?！癝imulink”單從字面解釋是有兩層意思的，Simu是它能夠進行系統(tǒng)仿真的意思，Link是它能夠進行系統(tǒng)連接的意思。SIMULINK很普遍也很強大，能夠?qū)Ω鞣N系統(tǒng)進行模擬仿真[12]。 Simulink軟件具有仿真速度快、各環(huán)節(jié)方程設計簡單、準確的特點。而且利用SIMULINK軟件對系統(tǒng)的建模和仿真是非常方便的，就像在紙上畫圖一樣簡單。使用者能夠在電腦上，采用畫圖形的方法，很容易的就能夠構(gòu)建一個類似于實物運行的模擬系統(tǒng)，之后，依據(jù)SIMULINK環(huán)境中的菜單，運行系統(tǒng)的模擬過程，同時，可以隨時觀察仿真結(jié)果和整個仿真過程，實現(xiàn)FORTRA

29、N與mat lab、C或Simulink之間的數(shù)據(jù)傳輸。因此，熟練掌握SIMULINK軟件的使用方法，對用戶系統(tǒng)仿真的能力有著極大的提高，進而提高工作效率。 SIMULINK軟件有著極其強大的功能，而且，隨著科學技術(shù)的進步，其功能仍然在不斷地擴展，因為它的版本更新?lián)Q代較快，，當你在掌握基本的仿真模塊后，可以再進一步了解SIMULINK軟件的其他模塊，就會為工程設計帶來更加便捷的途徑。 總之，SIMULINK提供了便捷、快速的建模和仿真方法，很容易地實現(xiàn)了系統(tǒng)的設計和分析，在本論文中起重大作用[13]。 4.2 模型的假設 在建模之前，首先必須做出以下的規(guī)定和假設： ①忽視電動機定子、

30、轉(zhuǎn)子鐵心磁阻，不算電流造成的旋渦和磁滯損耗； ②令電導率=0； ③轉(zhuǎn)子上沒有阻尼繞組； ④電樞磁場均勻變化，分布規(guī)律明顯； ⑤為正弦波。 4.3 仿真模型的建立 MATLAB軟件中的SIMULINK是常用的一種計算機數(shù)字仿真工具，先在上文闡述介紹了SIMULINK仿真軟件，然后分別介紹了該模擬系統(tǒng)中要用到的模塊，最后對永磁同步電動機進行矢量控制和系統(tǒng)建模，進行最終的仿真和分析[14]。 圖13 PMSM矢量控制調(diào)速系統(tǒng)的建立 4.4 系統(tǒng)模型的模塊 （1）轉(zhuǎn)速給定部分的模塊 如圖13的Speed Ref，即轉(zhuǎn)速給定模塊，使用的是SIMULINK中的常數(shù)模塊（Constant

31、）。轉(zhuǎn)速的單位是轉(zhuǎn)每分（r/min），圖中電角速度計算模塊（Gain）采用的是SIMULINK軟件中的增益模塊。因為電動機的電磁極對數(shù)是4，所以設置電動機的轉(zhuǎn)速值為1500，通過Gain模塊進行單位換算，把轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成機械電角速度（弧度/秒）。 圖13 轉(zhuǎn)速給定部分 （2）PI模塊（比例積分）的結(jié)構(gòu) 比例積分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為圖14所示，調(diào)速系統(tǒng)在進行轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制時，通過在轉(zhuǎn)速比例積分調(diào)節(jié)器中的比例模塊PI（Proportional）給定比例參數(shù),在積分模塊（Integrator）中設置積分參數(shù)。在調(diào)節(jié)的同時，設置其內(nèi)限幅（Internal Saturation）和外限幅（Outer Satu

32、ration）。 圖14 PI模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 （3）CHBPWM逆變器模塊 模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)連接圖如下圖15電流滯環(huán)脈沖寬度調(diào)節(jié)控制逆變器模塊CHBPWM（Current Hysteresis Band Pulse Width Modulation ）。當把逆變器模塊封裝到一個子系統(tǒng)中時，此時模塊的輸入三相相電流給定值iref與三相相電流實際值iabc，輸出是三相相電壓。 圖15 CHBPWM逆變器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)模塊 三相中各相的比較模塊都是差不多的，比較模塊（compar）是通過對A相給定電流值和其A相實際電流值作比較來得出逆變器對外輸出的A相相電壓值，如下圖16。在傳遞函數(shù)模塊對相電流

33、進行濾波的情況下濾去了A相反饋電流中存在干擾性的高次諧波。分擔電流滯環(huán)控制功能的是繼電器模塊（Relay1）模塊 。傳函的給定電流和工作時的測量電流是有很大的區(qū)別的。電動機最終的轉(zhuǎn)出結(jié)果是相位電壓的相位。如圖17是該數(shù)值的給定對話框，其主要有四個給定值：開斷（開點），打開輸入值（輸出時），關(guān)閉動作值（關(guān)閉點），關(guān)閉輸入值（輸出）。此版塊的最終目的為：當電流初始值高于其工作時的電流數(shù)值并且等于“開通動作值”，其電動機的最終A相輸出電壓為155V; 當初始值電流低于實際電流值的條件下，電動機最終的輸出相電壓是-155v。 4.4 永磁同步電動機的仿真結(jié)果 建立了仿真模型后,設置好永磁同步電機的

34、各個性能參數(shù)，進行模擬運行，如下圖18 圖18 三相交流波形的仿真 圖19 仿真的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩 選擇的轉(zhuǎn)速指定值為1500 r/min,獲得了轉(zhuǎn)速,定子電流,電磁轉(zhuǎn)矩等曲線。圖18可見得轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的三相交流波形、圖19分別為他們在起動過程中和仿真穩(wěn)定后，當電動機的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定到1500r/min，其轉(zhuǎn)矩也會穩(wěn)定到5Nm，通過以上仿真數(shù)據(jù)及其圖表可以看出，本文闡述的永磁同步電動機矢量控制調(diào)速系統(tǒng)具有很好的靜態(tài)及其動態(tài)特性[15]。 結(jié)論 永磁同步電動機（Permanent Magnet Synchronous Motor）矢量控制調(diào)速系統(tǒng)核心主要是利用永磁材料來給電動機提供源源不斷的磁場，然

35、后通過坐標變換，以及一系列的假設計算，建立一個模型。這樣就簡化了系統(tǒng)裝置，即不需要勵磁這個裝置了。在這種情況下整個系統(tǒng)的勵磁損耗就降低了許多，從而調(diào)速系統(tǒng)的許多性能得到了很大的改善，比如運行功率提高、功率因數(shù)增大、系統(tǒng)設備的體積減小等等。 在這篇論文中，把三相異步電動機作為核心，對其動態(tài)模型進行了簡單介紹，接著運用Simulink軟件，對論文的核心內(nèi)容永磁電動機，進行了建模與仿真的研究。另外，通過仿真結(jié)果的分析還可以知道，永磁同步電動機（PMSM）的穩(wěn)態(tài)電流為三相正弦對稱電流，與實際相符。進而說明異步電動機仿真模型的正確性。 論文在深入分析的同時，借助于Simulink軟件對永磁同步電機進

36、行了建模和仿真。通過論文設計過程，能夠加強自己對永磁同步電機（PMSM）的原理和建模的深入理解，掌握了建模和仿真的方法，提高自己在永磁同步電機（PMSM）的控制方面的仿真能力，為掌握它在現(xiàn)實生活中的廣泛應用，提供了更好的理論依據(jù)。 參考文獻 [1] 吳東蘇.全數(shù)字化永磁同步電機伺服驅(qū)動器的研究[J].華中科技大學碩士學位,2002. [2] 馬小亮.大功率交-交變頻調(diào)速及矢量控制系統(tǒng).2版.機械工業(yè)出版社,1996. [3] 徐敏.淺談電動機的保養(yǎng)與維修[D].遼寧：大連電子學校,2012. [4] 彭鴻才.電機原理及拖動[M].北京：機械工業(yè)出版社,1996. [5] 趙棟利.電

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