选题报告--永磁同步电机_图文

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1、—V立题依据课题来源、选题依据和背景情况、课题研究目的、理论意义、实际应用价值自从电气化吋代开始以来，电动机成为重要的动力来源。起初，由于直流电动机具有很好的运行性能与控制特性而长期垄断着调速市场，但是受换向器和电刷的限制，使得直流电机制造复杂、成本较高、不适用于防腐防爆的特殊场合、需要定期维修。因交流电机没有电刷，相对而言结构简单、价格便宜、适合在恶劣条件下工作、坚固耐用且维修方便，因此人们长期以来致力于研究能取代直流系统的交流调速方案。近年来，随着电力电子技术、微电子技术、微型计算机技术、传感器技术、稀土永磁材料与电动机控制理论的发

2、展，交流伺服控制技术有了长足的进步，交流伺服系统将逐步取代直流伺服系统，借助于计算机技术、现代控制理论的发展，人们可以构成高精度、快速响应的交流伺服驱动系统。因此，近年来，世界各国在高精度速度和位置控制场合，己经由交流电力传动取代液压和直流传动。电机作为一种能量转换装置，广泛存在于各个领域。永磁电机采用永磁体代替通电线圈励磁的一种电动机。其起源很早，在19世纪二十年代所出现的第一台电机就是由永磁体产生励磁的永磁电机，但当时所采用的永磁材料是天然磁铁矿石，磁能密度低，所制成的电机体积大，不久便被电励磁电机所取代。20世纪80年代，随着价格

3、低廉的钱铁硼(NdFeB)永磁材料的出现，使永磁同步电动机(PMSM)得到了很大的发展，世界各国(以德国和日本为首)掀起了一股研制和生产永磁同步电动机及其伺服控制器的热潮，在数控机床、工业机器人等小功率应用场合，永磁同步电动机伺服系统是主要的发展趋势。永磁同步电动机伺服系统是一种闭环控制系统，它彻底克服了永磁式步进电动机驱动系统(开环控制系统)所固有的振荡和失步等缺点，提高了电动机的输出转矩与电流比，较之永磁式步进电动机驱动系统具有更高的运行速度，更稳定、更光滑的运行性能及更强的位置控制能力。永磁同步电机用永磁体代替了绕线式同步电动机转

4、子中的励磁绕组，从而省去了励磁线圈、滑环和电刷，同其他电机相比，永磁同步电机有以下优点：1.可靠性高与电励磁同步电动机和直流电动机相比，无电刷，结构简单，系统的安全性能自然得以提高，维护也变得简单。2.体积小、重量轻随着技术水平的不断发展，人类可以研制出更高性能的永磁材料用于永磁电机的制造，电机性能得巨大提高，与同等容量的励磁电动机相比，其重量、体积都减小了很多，能满足对重要体积要求较高的场合，应用范围更广。3.动态响应迅速，电磁转矩波动小，具有很强的过载能力。永磁同步电动机可以达到三倍以上的额定转矩，对于转矩特性变化要求较大的负载场合

5、十分适用。1.效率高、功率因数高与异步电动机相比，永磁同步电动机无无功励磁电流，因此具有功率因数更高,定子电流、定子铜耗更小，并H转子中不会产牛铜耗的优点，同样的输出功率下总损耗降低，电机发热降低，进而可以减小风扇容量甚至去掉风扇，同时也减小了相应的风摩损耗，使得它的效率相对异步电动机提高2%至8%o2.结构多样化,应用范围广泛永磁同步电动机转子结构可以多样化，因此会有各种结构不同的特点和性能各异的许多品种。总之可靠性高、体积小、重量轻、高功率因数、动稳态性能优良，生产成本不断降低，性能不断提高的永磁同步屯动机具有广阔的应用前景，其控制

6、系统也有巨大的研究价值。尽管永磁同步电动机的控制技术得到了很大的发展，各种控制技术的应用也在逐步成熟，都在实际中得到应用。然而，在实际应用中，各种控制策略都存在着一定的不足，如低速特性不够理想，过分依赖于电机的参数等等。因此，对控制策略中存在的问题进行研究就有着十分重大的意义。其中，矢量控制技术与直接转矩控制是目前比较成熟的电机控制策略，均能达到较理想的调速性能，具有较好的动态响应速度，较宽的调速范围。矢量控制相比较直接转矩控制控制技术，在永磁同步电机系统中得到了更为广泛的应用。直接转矩控制理论尚需进一步完善，其在低速性能、转矩脉动、电

7、机启动等方面存在的问题有待进一步解决。因此，永磁同步电机系统的控制方案目前一般选取矢量控制方案。木文按转子磁链定向的矢量控制系统进行了研究，此方案能够实现此方案能够实现电动机的解耦控制，控制简单。二、文献综述（综述中引用的文献应按文中标注出现的顺序附后）本课题的国内外研究现状、发展动态电机控制技术是伺服驱动控制的核心。从发展的历程来看，电机控制技术与电动机、大功率器件、微电子器件、传感器、微型计算机以及控制理论的发展密切相关。最初的随动伺服系统是在美国诞生的火炮瞄准随动系统，此后，随着生产的发展和科技的进步，随动系统有了长足的进展。国外

8、对于交流伺服系统的探索始于二十世纪七十年代初，德国学者在1971年提岀了矢量控制方法，这种方法可以使交流电机气隙磁场和电磁转矩相互正交，达到解耦控制的目的。在同步正交旋转坐标系中，电机的直轴分量与转子磁场重