工程项目：永磁同步电机矢量控制调速系统仿真

1、综合训练项目三题目永磁同步电机矢量把握调速系统仿真学学期专业：自动化班级:2011级1班姓名:官均涛学号:1105010105指导老师：侯利民辽宁工程技术高校成 绩 评 定 表评评定标准评定指标标准评定合格不合格矢量把握系统原理分析充分性仿真模型搭建合理仿真结果分析分析充分性设计报告答辩内容充实答辩效果总成果日期年月日综合训练项目三综合训练项目三永磁同步电机矢量把握调速系统仿真永磁同步电机矢量把握调速系统仿真题目：永磁同步电机矢量把握调速系统仿真化学问单元六中矢量把握的理论学问，达到良好的教学效果.要求: 利用MATLAB/simulinkPMSM运行工况下的速度、电流及转矩变化状况.任务：1

2、、学习永磁同步电机矢量把握技术;2、搭建永磁同步电机矢量把握系统仿真模型;3PI成果形式：现场演示+书面报告目录永磁同步电动机的矢量把握原理 01。1 永磁同步电动机的矢量把握原理0永磁同步电动机矢量把握运行时的基本电磁关系0 1。3 永磁同步电动机的矢量把握策略1永磁同步电动机矢量把握系统id=0 把握的simulink 仿真 22。1 永磁同步电动机矢量把握系统的建模2 HYPERLINK l _TOC_250000 永磁同步电动机矢量把握系统的simulink仿真2空载启动仿真22。2.2转速突变仿真22。2。3 33综合训练项目三综合训练项目三永磁同步电机矢量把握调速系统仿真永磁同步电

3、机矢量把握调速系统仿真3300永磁同步电动机的矢量把握原理1。1 永磁同步电动机的矢量把握原理度。目前，永磁同步电动机调速传动系统仍以接受矢量把握技术为主。于和也就是说把握和;便可以把握电动机的转矩。肯定的转速和转矩对应于肯定,便实现了电动机转矩和转速的把握。由于实际馈入电动机电枢绕组的电流是三相沟通电流、和,因此,三相电流的指令、和必需由下面的变换从和得到：（1）式中,电动机转子位置信号由位于电动机非负载端轴伸上的速度、位置传感器供应.，从而实现了对电动机转矩的把握。.而且和是各自独立的；因此，便于实现各种先进的把握策略.永磁同步电动机矢量把握运行时的基本电磁关系受到逆变器的制约.最为明显的

4、是电动机的相电压有效值的极限值和相电流有效.当逆变器直流侧电压最大值为时，Y接的电动机可达到的最大基波相电压有效值：（2）dq 轴系统中的电压极限值为:（1)电压极限圆电动机稳态运行时，电压矢量的幅值：(3）（4)将式（24）代入式（29）得：不计,上式可简化为（31)以代替上式中的,有（5）当时,式（32）是一个椭圆方程，当时(即电动机为表面凸出式转子磁路结构时),式（32）是一个以（， 0）为圆心的圆方程，下面以为例，将式（32）表示在的平面上，即可得到电动机运行时的电压极限轨迹-电压极限圆。对某一给反比地相应缩小，从而形成了一族椭圆曲线。(2）电流极限圆电动机的电流极限方程为:（6)上式

5、中,为电动机可以达到的最大相电流基波有效值,（33)表示的电流矢量轨迹为一以平面上坐标原点为圆心的圆.电动机运行时,定子电流空间矢量既不能超出电动机的电压极限圆，也不能超出电流极限圆。永磁同步电动机的矢量把握策略时，从电动机端口看,相当于一台它励直流电动机,定子电流中只有交轴重量，且定子磁动势空间矢量与永磁体磁场空间矢量正交，等于90，电动机转矩中只有永磁转矩重量，其值为（7）8 所示：8 矢量把握相量图从图中可以看出,反电动势相量与定子电流相量同相。对表面凸出示转子磁.或者说，提高.这也是表面凸出示转子磁路结构的永磁同步电动机通常接受把握的缘由.（忽视定子电阻和转矩方程可以得到接受把握时在逆

6、变器极限电压下电动机的最高转速为式(35）.从式(35)可以看出，接受把握时， 矩。电动机可达的最高电压越大，输出转矩越小，则最高转速越高。（8）按转子磁链定向并使的把握方式,对于隐极永磁同步电动机把握系统,定子电流和转子磁通是相互独立的,把握系统简洁，转矩恒定性好，可以获得很宽的调综合训练项目三综合训练项目三永磁同步电机矢量把握调速系统仿真永磁同步电机矢量把握调速系统仿真3322速范围,适合于需要高性能的数控机床、机器人等场合.id=0 simulink 仿真2。1 永磁同步电动机矢量把握系统的建模检测出的实际定子三相电流值.在图11中接受了三个串联的闭环分别实现电动机的位置、速度和转矩把握

7、 . 指令值，并与实际速度比较后,作为速度把握器的输入。速度把握器的输出即为转矩的指令值,转矩的实际值可依据给定的励磁磁链和经矢量变换后得到的、由即可得到电动机三相电流的指令值,再经电流把握器便可实现电动机的把握。图9 把握系统框图依据图9利用Matlab7。6.0中的simulink工具建立永磁同步电动机矢量把握系统把握的仿真模型，如图10所示：图10 永磁同步电动机矢量把握系统把握的仿真图2。2 simulink仿真同步电动机矢量把握的原理,建立了系统的数学模型，给出了系统的实现方案，在Matlab/simulink环境下对系统进行了仿真试验。2。2.1 空载启动仿真指令转速1000转/分

8、，空载,启动过程的仿真波形如以下各图所示:图20 转速波形图图21 转矩波形图图22 定子三相电流波形图仿真中，电动机空载启动,t=0.025s前转速、转矩和电流均大幅震荡,在t=0。07s时转速达到稳定值1000转/分，稳态误差为2.2.2。2 转速突变仿真指令转速由1000转/分突变为800转/Tm=2Nm，启动过程的仿 真波形如以下各图所示：图23 转速波形图图24 转矩波形图图25 三相电流波形图电动机负载启动,t=0.02s前为震荡过程,t=0。02s到0。04s,转矩Te开头攀升,并在t=0.04s降.t=0。08s1000转/分，直到t=0。1s，指令转速突变为8000下，紧接着

9、t=0.1s到0.11s是转矩提升过程。伴随转矩变化，转速做出了相应的下降变化，电流突然变小 ;t=0.11s后转矩稳定波动于2N.m，转速回升，于t=0。16s稳定在指令值800转/分.2.2。3 负载突变仿真永磁同步电机的负载突变时,电机的电流、速度、推力等参数都会发生很大论基础.这里的负载突变指在转速肯定的状况下，负载转矩由一个数据突变到另一个数据。指令转速1000转/分,负载转矩由2N.m突变为5N.m下各图所示：图26 转速波形图图27 转矩波形图图28 三相电流波形图t=01s4.2.1t=01s突升到5N.m时，电动机转速并不受影响，转矩也在t=0.1s时达到5N。m。仿真结果分析对于电