永磁同步电机矢量控制方法的研究毕业论文设计(编辑修改稿)

永磁同步电机矢量控制方法的研究毕业论文设计(编辑修改稿)内容摘要：

弦特性分布； (4)功率二极管和续流二极管均为理想元器件。 永磁同步电机三相静止坐标系下的数学模型 永磁同步电机的电压回路方程 在三相静止坐标系 (abc )中，永磁同步电机 的电压回路方程可以表示为： 000000a a a ab b b bc c c cu R i du R i dtu R i                                      () 式中： au ， bu ， cu 是三相定子绕组两端的电压， ai ， bi ， ci 是三相定子绕组的相电流， a ， b ， c 是三相定子绕组的磁链， aR ， bR ， cR 是三相定子绕组的电阻，并且有 aR = bR = cR =R。 永磁同步电机的磁链方程 每个绕组的磁链是它本身的自感磁链和与其它绕组的互感磁链之 和，即： c o s2c o s( )32c o s( )3a aa ab ac ab ba bb bc b fc c a c b c c cL M M iM L M iM M L i                               () 式中： abM ， acM ， baM ， bcM ， caM 和 cbM ， 为三相定子绕组之间的互感， aaL ，bbL ， ccL ，为三相定子自感， f 为永磁体磁链的最大值，对于特定的永磁同步电机为一常数， rw 为转子的电角速度。 由于三相绕组在空间上对称分布，并且通入三相绕组中的电流是对称的，则有下述关系成立： 定子各相自感为： aaL = bbL = ccL =L () 定子间互感为： abM = acM = baM = bcM = caM = cbM =M () 因为三相绕组为星型连接，则有： cba iii  =0 () 将以上条件带入式 ()得磁链方程： c o s2c o s( )32c o s( )3a aa ab ac ab ba bb bc b fc c a c b c c cL M M iM L M iM M L i                               () 将式 ()带入式 ()，得到方程式 ()，这就是永磁同步电机在三相静止坐标系(abc )下的电压平衡方程。 000 0 c os0 0 c os ( 12 0 )0 0 c os ( 12 0 )aab b f rccu R pL iu R pL iu R pL i                                         () 式中： p 为微分算子 ( tdd/ )， rw 为转子旋转角速度。 永磁同步电机的电磁转矩方程 永磁同步电机的电磁转矩方程为： 22s in ( ) s in ( )s in 33()fffe a b cdddT P i i id t d t d t         () 式中： P 为永磁同步电机的极对数。 永磁同步电机的机械运动方程 永磁同步电机的机械运动方程为 : me l m dT T B J dt   () 式中： Tl为负载转矩， B 为粘滞摩擦系数，为转子的机械角速度， J 为转动惯量。 由方程 ()可以看出，永磁同步电机在三相静止坐标系下的电压方程为系数可变的微分方程，不易求解，为方便起见常常采用更为简便的等效模型来进行研究。 永磁同步电机在两相静止坐标系中的数学模型 (1)在两相静止坐标系 下，永磁同步电机的电压回路方程为： sinc o srfrfu R i P L i P L iu R i P L i P L i                       () 式中： u ， u 为定子电压在  、  轴上的电压分量， i ， i 为定子电流在  、 轴上的电流分量， L 、 L 、 L 为  、  轴的自感和它们之间的互感。 (2)磁链方程为： ()()au R i dtu R i dt    () (3)转矩 方程为： 3 ()2eaT P i i   () 从上述式子可以看出，在两相静止坐标系下，电压回路方程变量的个数减少，给分析问题带来了很大的方便。 永磁同步电机在两相旋转坐标系中的数学模型 设转子永磁体的基波磁场方向为 d 轴，而 q 轴为沿着旋转方向超前 90 的电角度的方向。 转子参考坐标的旋转速度即为转子的速度，并规定逆时针旋转的方向为参考正方向。 则有 [6]： (1)永磁同步电机在两相旋转坐标系 (dq )中的电压方程为： d d r q dq q r d qdu R idtdu R idt           () 式中： du ， qu 为定子电压在直轴 d 和交轴 q 上的分量， di ， qi 为定子电流在直轴 d 和交轴 q 轴上的分量， d ， q 为定子磁链直轴分量和交轴分量。 (2)永磁同步电机的磁链方程为： d f d dq q qiLiL () 式中： f 为转子磁钢产生磁链，可以看作是恒定的； dL 、 qL 分别为永磁同步电机在 d、 q 轴上电感的分量。 将式 ()代入式 ()就可以得到永磁同步电机 dq 轴坐标系下的电压方程： d dqrqq dru iRL iu LR    () (3)永磁同步电机的电磁转矩方程为： 33( ) ( )22e n d q q d n f q d q q dT P i i P i L L i i       () 式中： nP 为永磁同步电机的极对数。 (4)永磁同步电机的运动方程为： r e r LJP T B T   () 式中： J 为转动惯量， B 为粘滞摩擦系数， LT 为负载转矩。 3 永磁同步电机定子电流最小控制和 id=0 控制的工作原理 永磁同 步电机矢量控制原理 20 世纪 70 年代，德国 首次提出了交流电机矢量变换控制理论，也被称为磁场定向控制理论 [7]。 该理论的提出，解决了高性能的交流电机转矩控制问题，其基本思想是协调定子三相电流 ai ， ， bi ， ci ，通过坐标变换等效为两相静止坐标系中的电流 ai 和 bi ，然后通过坐标转换为等效 两相旋转坐标系的电流 di和 qi。 通过两个独立的分量的控制，以使交流电动机的控制可以像直流电动机的控制一样容易 [6]。 坐标变换的原则是保证在不同的坐标系的产生的磁动势完全等效。 三相静止坐标系变换到两相静止坐标变换（克拉克的转换）和两相静止坐标系的二相旋转坐标系变换（ Park 变换）。 三相 /两相变换（ 3s/2s） 三相交流电变换成两相静止坐标系上的电流的变换公式如下： 1112 223 33022abciiiii      () 两相静止 /两相旋转变换（ 2s/2r） 两相静止坐标系下的交流电流变换成两相旋转坐标系下直流电流（ 2s/2r） [7]。 其中： s 表示静止， r 表示旋转。 两相交流电流 i 、 i 和两相直流电流 di 、 qi 产生同样的以同步转速ω旋转的合成磁动势 F。 diqiiiq dF 图 两相静止和两相旋转坐标系与磁动势空间矢量 由上图可知， i 、 i 和 di 、 qi 之间有如下关系： c os sinsin c osdqi i ii i i   () 写成矩阵形式，即： c os si nsi n c os dqiii i      () 4 建立永磁同步电机定子电流最小控制的仿真模型 仿真软件平台 基于永磁同步电机。