工程项目_永磁同步电机矢量控制调速系统仿真设计.doc

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1、.专业整理.综合训练项目三题目：永磁同步电机矢量控制调速系统仿真学期：2014-2015学年第1学期专业：自动化班级：2011级1班姓名：官均涛学号：1105010105指导教师：侯利民.学习帮手..专业整理.辽宁工程技术大学成绩评定表评定标准评定指标标准评定合格不合格矢量控制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绩日期年月日.学习帮手..专业整理.题目：永磁同步电机矢量控制调速系统仿真目的：通过搭建仿真模型，克服了传统教学中枯燥、抽象、难于理解等弊端，消化知识单元六中矢量控制的理论知识，达

2、到良好的教学效果。要求:利用MATLAB/simulink中的电力系统工具箱搭建PMSM矢量控制系统仿真模型，通过调节PI参数，得到良好的动静态性能，观察系统突加减变负载运行工况下的速度、电流及转矩变化情况。任务：1、学习永磁同步电机矢量控制技术；2、搭建永磁同步电机矢量控制系统仿真模型；3、调试PI调节器参数满足各种工况；4、针对仿真模型进行演示答辩，考查其掌握程度。成果形式：现场演示+书面报告.学习帮手..专业整理..学习帮手..专业整理.目录1永磁同步电动机的矢量控制原理11.1永磁同步电动机的矢量控制原理11.2永磁同步电动机矢量控制

3、运行时的基本电磁关系11.3永磁同步电动机的矢量控制策略22永磁同步电动机矢量控制系统id=0控制的simulink仿真42.1永磁同步电动机矢量控制系统的建模42.2永磁同步电动机矢量控制系统的simulink仿真52.2.1空载启动仿真52.2.2转速突变仿真62.2.3负载突变仿真83仿真结果分析11.学习帮手..专业整理.1永磁同步电动机的矢量控制原理1.1永磁同步电动机的矢量控制原理近二十多年来电动机矢量控制、直接转矩控制等控制技术的问世和计算机人工智能技术的进步，使得电动机的控制理论和实际控制技术上升到了一个新的高度。目前，永磁同

4、步电动机调速传动系统仍以采用矢量控制技术为主。矢量控制实际上是对电动机定子电流矢量相位和幅值的控制。本论文采用按转子磁链定向的方式。由式(16)可以看出，当永磁体的励磁磁链和直、交轴电感确定后，电动机的转矩便取决于定子电流的空间矢量，而的大小和相位又取决于和也就是说控制和；便可以控制电动机的转矩。一定的转速和转矩对应于一定的和，通过这两个电流的控制，使实际和；跟踪指令值和，便实现了电动机转矩和转速的控制。由于实际馈入电动机电枢绕组的电流是三相交流电流、和，因此，三相电流的指令、和必须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

5、动机非负载端轴伸上的速度、位置传感器提供。通过电流控制环，可以使电动机实际输入三相电流、和与给定的指令、和一致，从而实现了对电动机转矩的控制。上述电流矢量控制对电动机稳态运行和瞬态运行都适用。而且和是各自独立的；因此，便于实现各种先进的控制策略。1.2永磁同步电动机矢量控制运行时的基本电磁关系永磁同步电动机的控制运行是与系统中的逆变器密切相关的，电动机的运行性能受到逆变器的制约。最为明显的是电动机的相电压有效值的极限值和相电流有效值的极限值要受到逆变器直流侧电压和逆变器的最大输出电流的限制。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

6、大基波相电压有效值：（2）.学习帮手..专业整理.而在d-q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）将式（24）代入式（29）得：（4）由于电动机一般运行于较高转速，电阻远小于电抗，电阻上的压降可以忽略不计，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。对某一给定转速，电动机稳态运行时，定子电流矢量

7、不能超过该转速下的椭圆轨迹，最多只能落在椭圆上。随着电动机转速的提高，电压极限椭圆的长轴和短轴与转速成反比地相应缩小，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）上式中，为电动机可以达到的最大相电流基波有效值，式（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。1.3永磁同步电动机的矢量控制策略时，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分量，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

8、矩中只有永磁转矩分量，其值为.学习帮手..专业整理.（7）控制时的相量图如图8所示：图8矢量控制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