永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)研究_圖文

1、論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者簽名：遼室墾日期：關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明驢，學(xué)位論文作者完全了解北京化工大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬北京化工大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)，允許學(xué)位論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。保密論文注釋?zhuān)罕緦W(xué)位論文屬于保密范圍，在土年解密后適用本授權(quán)書(shū)。非保密論文注釋?zhuān)罕緦W(xué)位論

2、文不屬于保密范圍，適用本授權(quán)書(shū)。作者簽名：導(dǎo)師簽名：日期：蘭！：?。喝掌冢好?。叢壟 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集中圖分類(lèi)號(hào)學(xué)科分類(lèi)號(hào)論文編號(hào)密級(jí)公開(kāi)學(xué)位授予單位代碼學(xué)位授予單位名稱(chēng)北京化工大學(xué)作者姓名馮勇軍學(xué)號(hào)獲學(xué)位專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)控制科學(xué)與工程獲學(xué)位專(zhuān)業(yè)代碼課題來(lái)源自選項(xiàng)目研究方向電機(jī)無(wú)位置傳感器控制論文題目永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)研究關(guān)鍵詞永磁同步電機(jī)，無(wú)位置傳感器控制，州，論文答辯日期一論文類(lèi)型開(kāi)發(fā)研究學(xué)位論文評(píng)閱及答辯委員會(huì)情況姓名職稱(chēng)工作單位學(xué)科專(zhuān)長(zhǎng)指導(dǎo)教師楚紀(jì)正研究員北京化工大學(xué)過(guò)程建模，仿真，控制評(píng)閱人夏濤副教授北京化工大學(xué)過(guò)程控制，計(jì)算機(jī)技術(shù)評(píng)閱人首政才副教授北京化工大學(xué)智能控制評(píng)閱人評(píng)閱人

3、橢員會(huì)捕李宏光教授北京化工大學(xué)過(guò)程控制答辯委員陳娟教授北京化工大學(xué)過(guò)程控制，電力電子答辯委員崔玉龍副教授北京化工大學(xué)過(guò)程控制，電力電子答辯委員夏濤副教授北京化工大學(xué)過(guò)程控制，計(jì)算機(jī)技術(shù)答辯委員曹政才副教授北京化工大學(xué)智能控制答辯委員 摘要永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)研究摘要近年來(lái)永磁同步電機(jī)（）憑借其體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高氣隙磁場(chǎng)密度、可靠運(yùn)轉(zhuǎn)等眾多特點(diǎn)獲得了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也推動(dòng)了控制系統(tǒng)的發(fā)展。本文針對(duì)廣泛應(yīng)用于家電行業(yè)的中小功率永磁同步電機(jī)的無(wú)位置傳感器調(diào)速控制進(jìn)行了深入的研究。其主要內(nèi)容如下：首先對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。通過(guò)坐標(biāo)變換思想，建立電機(jī)在定子靜止三相坐標(biāo)系、定子靜止兩相

4、坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)描述，并提出改進(jìn)的數(shù)學(xué)仿真模型，為后續(xù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真試驗(yàn)提供對(duì)象基礎(chǔ)。其次在模型的基礎(chǔ)上分析了電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的控制策略，通過(guò)比較分析本系統(tǒng)采用了基于矢量控制的雙閉環(huán)控制，同時(shí)討論了空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)（），并給出了的實(shí)現(xiàn)方法。再次綜合考慮無(wú)位置傳感器參數(shù)觀測(cè)算法的計(jì)算量和精度，提出基于擴(kuò)展卡爾曼濾波器（）的新算法。同時(shí)給出新算法的推導(dǎo)過(guò)程，討論了該算法的參數(shù)選取，并將其應(yīng)用于轉(zhuǎn)子速度和位置角觀測(cè)。從理論推導(dǎo)的過(guò)程中得出該算法略微增加計(jì)算量，可明顯減小截?cái)嗾`差，提高觀測(cè)精度。為驗(yàn)證新算法良好的觀測(cè)性能，在咖（中建立仿真模型，對(duì)調(diào)速控制系統(tǒng)進(jìn)行整體性能仿真實(shí)驗(yàn)并分

5、析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果顯示基于的新算法的永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能北京化工大學(xué)碩上學(xué)位論文高。比較于常規(guī)的算法，新算法計(jì)算量略微增加，驗(yàn)結(jié)果為指導(dǎo)，基于搭建調(diào)軟硬件設(shè)計(jì)。目前處于調(diào)試階段。電機(jī)，無(wú)位置傳感器，矢量控制，塒墑，（），也印徹撕：，哪，印，】仃（）：，目錄目錄第一章緒論課題來(lái)源課題研究背景和意義永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀永磁同步電機(jī)控制策略研究現(xiàn)狀永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器算法研究現(xiàn)狀永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)研究的難點(diǎn)論文研究的主要目的和意義論文各章節(jié)的安排第二章永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和矢量控制靜止參考坐標(biāo)系下的永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型凸極永磁同步電機(jī)的一般模型

6、非凸極永磁同步電機(jī)的一般模型旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型凸極永磁同步電機(jī)的一般模型非凸極永磁同步電機(jī)的一般模型永磁同步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)永磁同步電機(jī)的雙閉環(huán)控制形式永磁同步電機(jī)的矢量控制空間向量脈寬調(diào)制技術(shù)（，）？的實(shí)現(xiàn)本章小結(jié)第三章無(wú)位置傳感器速度和位置角觀測(cè)算法基于的新的無(wú)位置傳感器觀測(cè)算法離散卡爾曼濾波離散擴(kuò)展卡爾曼濾波基于的新方法新方法在上的應(yīng)用新方法應(yīng)用于玀坐標(biāo)系下的無(wú)位置傳感器參數(shù)觀測(cè)新方法法應(yīng)用于由坐標(biāo)系下的無(wú)位置傳感器參數(shù)觀測(cè)億主控板電路一功率模塊電路檢測(cè)采樣電路保護(hù)電路無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件程序整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主程序中斷服務(wù)子程序硬件實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析本章小結(jié)第

7、六章工作總結(jié)與工望工作總結(jié)曲矗。丘鋤鋤矗鋤臺(tái)，鵲斌仃廿鋤咖、。】髑嬲丘刪。缸掣丘蚰翻咖盟鋤饑鯽：脅鰣印鋤仃鋤協(xié)由孕鋤眥曲）【嘶朗觚鋤嫡盯第一章緒論課題來(lái)源第一章緒論項(xiàng)目名稱(chēng)：永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)研究。項(xiàng)目來(lái)源：中國(guó)家用電器研究院變頻技術(shù)研究室課題研究背景和意義近幾十年來(lái)交流電機(jī)在工業(yè)發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用，與此同時(shí)研發(fā)出了各種各樣的交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用于驅(qū)動(dòng)控制眾多生產(chǎn)設(shè)備，例如傳送機(jī)，機(jī)器臂，起重機(jī)，鋼鐵生產(chǎn)線，造紙廠以及廢水處理等。從世紀(jì)八十年代起，隨著功率半導(dǎo)體器件，變換拓?fù)鋵W(xué)，微處理器以及電腦輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，交流電子驅(qū)動(dòng)對(duì)電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大的影響。在所有交流驅(qū)

8、動(dòng)系統(tǒng)中，永磁同步電機(jī)以其高效率，高可靠性，高轉(zhuǎn)矩等一系列優(yōu)點(diǎn)在日常生活和生產(chǎn)中逐步得到更加廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，高性能永磁材料（如釤鈷和釹硼鐵）的生產(chǎn)成本持續(xù)下降使永磁同步電機(jī)更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。然而，隨著永磁同步電機(jī)的應(yīng)用逐步擴(kuò)大，在一些高性能的工業(yè)應(yīng)用中，對(duì)永磁同步電機(jī)的控制提出了新的要求，例如更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，更高的功率因素，更寬的速度運(yùn)行范圍以及更小的輸出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。永磁同步電機(jī)的控制系統(tǒng)需要更智能化、數(shù)字化和精確化以滿(mǎn)足更高性能要求的應(yīng)用。如何研發(fā)出更加先進(jìn)的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)成了學(xué)者們研究的重點(diǎn)課題。隨著微處理器和數(shù)字信號(hào)處理器（）的快速發(fā)展，矢量控制技術(shù)逐漸成為永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)

9、用最廣泛的控制策略。在矢量控制技術(shù)的應(yīng)用中，往往需要獲取精確地電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信息，傳統(tǒng)上使用安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的編碼器或者霍爾傳感器來(lái)測(cè)量位置和速度參數(shù)。然而這些傳統(tǒng)的機(jī)械傳感器在大量的應(yīng)用中暴露出越來(lái)越多的問(wèn)題：高精度傳感器成本較高，增加了設(shè)備的生產(chǎn)成本、安裝時(shí)傳感器與軸承同心度不易掌握，易形成較大誤差、傳感器的安裝增加了系統(tǒng)的外部控制接口，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性、傳感器易受周?chē)h(huán)境影響，容易損壞，維護(hù)繁復(fù)且成本高，同時(shí)在諸多應(yīng)用中不允許使用位置傳感器，如要求較高的航天設(shè)備上，封閉性較高的電力系統(tǒng)中。正是基于這些不可忽視的缺點(diǎn)迫使學(xué)者們對(duì)傳統(tǒng)上通過(guò)傳感器來(lái)獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置和速度信息的方法進(jìn)行改進(jìn)或革新

10、。軟測(cè)量技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了新方法的提出，永磁同步電機(jī)的無(wú)位置傳感技術(shù)成了學(xué)者們研究的熱點(diǎn)。綜上，正是由于永磁同步電機(jī)眾多的優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用范圍正在逐步延伸，同時(shí)在應(yīng)和勵(lì)磁電流進(jìn)行獨(dú)立的控制即可實(shí)現(xiàn)控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩。矢量控制的主要思想是：利用提出的磁場(chǎng)定向原理和【等提出的矢量變換方法將永磁同步電機(jī)模擬為一種他勵(lì)磁方式的直流電機(jī)，在轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系內(nèi)，使用和變換將定子交變電流轉(zhuǎn)換為勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量?jī)蓚€(gè)直流量，兩者在空間上互差度角，通過(guò)矢量變換這樣即實(shí)現(xiàn)了兩者的解耦，從而完成對(duì)勵(lì)磁磁場(chǎng)和電磁轉(zhuǎn)矩的分別控制。感應(yīng)電機(jī)的矢量控制也可稱(chēng)為感應(yīng)電機(jī)磁場(chǎng)定向控制。根據(jù)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的定向方式不同，一般情況下可分為永

11、磁同步電機(jī)定子磁場(chǎng)定向控制，氣隙磁場(chǎng)定向控制和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制三種不同的定向控制方式。其中只有轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制可以得到自然的解耦控制，在實(shí)際系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，而后兩種定向都會(huì)產(chǎn)生耦合，必須通過(guò)解耦的補(bǔ)償電流實(shí)施補(bǔ)償【¨。永磁同步電機(jī)的控制策略依據(jù)電機(jī)的使用用途不同而側(cè)重點(diǎn)有所變化，一般來(lái)第一章緒論講，控制策略的提出需要綜合考慮電樞反應(yīng)的去磁效應(yīng)、應(yīng)用中電機(jī)端電壓允許變化的上下限值、電機(jī)功率因數(shù)以及電流和轉(zhuǎn)矩之間的線性度等因素。根據(jù)控制策略側(cè)重點(diǎn)的不同以及永磁同步電機(jī)本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，矢量控制技術(shù)出現(xiàn)了很多不同的控制方式。目前常用的矢量控制方式主要有：方式式、功率因數(shù)恒等于方式、最

12、大轉(zhuǎn)矩控制方式、恒磁通方式和弱磁控制方式等。方式在矢量控制中使用最多。在此控制方式下，電機(jī)定子電流直軸分量恒為零，只有交軸分量，永磁體的磁場(chǎng)空間矢量正交于定子磁場(chǎng)矢量。這樣的控制方式下可以完全避免電機(jī)直軸的電樞反應(yīng)，不會(huì)引起電機(jī)永磁體的去磁效應(yīng)。同時(shí)，應(yīng)用此方式控制隱極式永磁同步電機(jī)時(shí)，單位電流可輸出最大轉(zhuǎn)矩，電流利用率很高，提高電機(jī)效率。然而此方式的缺點(diǎn)是電機(jī)端電壓會(huì)隨著負(fù)載增大而增大，應(yīng)用時(shí)需要考慮端電壓的變化限制，一般采用有較高的輸出電壓和較大的容量的逆變器來(lái)匹配端電壓的增大。最優(yōu)效率控制方式是由【】最先提出的，該類(lèi)控制方式主要應(yīng)用于表面貼裝式永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制。打破前人的思想，在減小

13、定子銅耗的基礎(chǔ)上，考慮減小定子鐵耗的控制方法。通過(guò)建立電機(jī)損耗模型，最優(yōu)化電機(jī)運(yùn)行時(shí)的工作點(diǎn)，使總損耗達(dá)到最小，電機(jī)以最優(yōu)效率運(yùn)行。安培電流輸出最大轉(zhuǎn)矩控制方式又稱(chēng)最大轉(zhuǎn)矩控制，此方式能有效改善動(dòng)態(tài)效應(yīng)和電機(jī)過(guò)載特性。等人利用此方法對(duì)凸極式永磁同步電機(jī)做了大量的研究【刀。作者利用凸極電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩位置間的關(guān)系獲取凸極效應(yīng)分量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)給定的定子輸入電流輸出最大的轉(zhuǎn)矩。弱磁控制方式的基本思想來(lái)源于他勵(lì)直流電機(jī)的調(diào)磁控制。當(dāng)逆變器直流側(cè)電壓達(dá)到上限值時(shí)，電流調(diào)節(jié)器出現(xiàn)飽和，為了獲得更寬的調(diào)速范圍或者需要在超基速運(yùn)行時(shí)保持恒定功率，調(diào)整定子電流直軸去磁分量實(shí)現(xiàn)弱磁控制。目前一般通過(guò)改進(jìn)控制方法

14、和電機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面來(lái)提高永磁同步電機(jī)的弱磁能力。文獻(xiàn)【】提出了六步電壓法和過(guò)調(diào)制技術(shù)來(lái)提高逆變器直流母線電壓的利用率，實(shí)現(xiàn)弱磁擴(kuò)速。矢量控制技術(shù)的提出距今已有近年的歷史了，經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程的不斷發(fā)展改進(jìn)完善，日趨成熟。同時(shí)電力電子技術(shù)和微處理器技術(shù)的進(jìn)步加速了矢量控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，正是矢量控制技術(shù)在調(diào)速系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)性能好，輸出脈動(dòng)小，調(diào)速范圍寬，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單方便等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用范圍得到了進(jìn)一步的延伸，成為高性能調(diào)速系統(tǒng)的首選方案。）直接轉(zhuǎn)矩控制世紀(jì)年代中期德國(guó)魯爾大學(xué)印鉍教授首次提出了基于六邊形乃至圓形磁鏈軌跡的直接轉(zhuǎn)矩控制理論【】。直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的提出稍晚于矢量控制技術(shù)，它是基于矢量控制

15、技術(shù)發(fā)展而來(lái)的一種新型的交流電機(jī)控制方式。直接轉(zhuǎn)矩控制的基本思想是直接以電機(jī)轉(zhuǎn)矩為被控變量來(lái)綜合控制。與矢量控制不同，直接轉(zhuǎn)矩控北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文制采用控制定子磁鏈的方法，在定子坐標(biāo)系內(nèi)，采用定子磁場(chǎng)定向，將定子電流、電壓進(jìn)行變換，借助瞬時(shí)空間矢量理論，通過(guò)檢測(cè)定子電壓和電流，在定子坐標(biāo)系中計(jì)算電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，將給定值與反饋值的差值通過(guò)離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)（砰砰控制）選擇電壓矢量的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的直接控制【¨。相比于矢量控制技術(shù)，直接轉(zhuǎn)矩控制方式下的交流電機(jī)不需要模擬為直流電機(jī)，避免了等效模擬時(shí)矢量變換以及解耦的復(fù)雜計(jì)算，只需關(guān)心電磁轉(zhuǎn)矩的大小，對(duì)電機(jī)的參數(shù)不敏感，魯棒性

16、很好。直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)通過(guò)控制逆變器輸出的組電壓矢量按一定的方式加至電機(jī)的電壓矢量以確保磁鏈運(yùn)動(dòng)軌跡近似為圓。為保持電機(jī)定子磁鏈幅值恒定，可以借助于永磁同步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型方程，計(jì)算出給定磁鏈與實(shí)際磁鏈的偏差及磁鏈的具體方向，選取合適的電壓矢量，使定子磁鏈幅值恒赳坦】。直接轉(zhuǎn)矩控制因其良好的動(dòng)態(tài)性能及較強(qiáng)的魯棒性，引起了學(xué)者們廣泛的關(guān)注。年公司研發(fā)出了第一臺(tái)采用直接轉(zhuǎn)矩控制的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)，然而在同步電機(jī)上的應(yīng)用卻困難重重。其主要原因是兩者的運(yùn)行機(jī)理大不相同，直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的應(yīng)用實(shí)施存在差別。異步電機(jī)在應(yīng)用直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)時(shí)，一般采用零電壓矢量來(lái)控制定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩的瞬時(shí)變化，從而獲得良好的

17、動(dòng)態(tài)響應(yīng)。但是在應(yīng)用于永磁同步電機(jī)中時(shí)，由于受永磁磁場(chǎng)的影響，磁鏈的控制，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的瞬間變化，組電壓矢量中的零矢量雖然能實(shí)現(xiàn)定子為了解決這個(gè)問(wèn)題，學(xué)者們引入了反電壓矢量。然而反電壓矢量的使用使永磁同步電機(jī)響應(yīng)加快的同時(shí)也帶來(lái)了磁鏈、轉(zhuǎn)矩的劇烈變化，影響了直接轉(zhuǎn)矩控制的穩(wěn)態(tài)性能【】。文獻(xiàn)】首次將直接轉(zhuǎn)矩的控制思想應(yīng)用于永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的研究中，為實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制奠定了基礎(chǔ)。作者采用轉(zhuǎn)矩控制器替代傳統(tǒng)的電流控制器，但在該系統(tǒng)中還存在電流環(huán)，因此并非真正的直接轉(zhuǎn)矩控制。隨著研究的不斷深入，文獻(xiàn)】詳細(xì)研究了永磁同步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，并提出了較為完備的永磁同步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩

18、控制理論。永磁同步電機(jī)的弱磁運(yùn)行可以提高調(diào)速范圍，鋤等對(duì)直接轉(zhuǎn)矩下控制系統(tǒng)下的電機(jī)弱磁控制進(jìn)行了研究，文獻(xiàn)【】論述了永磁同步電機(jī)在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)的最大轉(zhuǎn)矩磁鏈比的控制和在恒功率區(qū)的弱磁控制。隨著直接轉(zhuǎn)矩控制理論的進(jìn)一步應(yīng)用，該理論下的無(wú)位置傳感器速度觀測(cè)也得到了發(fā)展。文獻(xiàn)【】中利用定子磁鏈向量與電磁轉(zhuǎn)矩位置角度間的關(guān)系實(shí)現(xiàn)了永磁同步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)的無(wú)位置傳感器速度觀測(cè)。由于永磁同步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制自身的特點(diǎn)，隨著電機(jī)的運(yùn)行以及周?chē)h(huán)境溫度等的變化，電機(jī)定子電阻會(huì)隨之發(fā)生變化，從而引起磁鏈的震蕩，影響直接轉(zhuǎn)矩控制的性能。文獻(xiàn)【】采用在控制過(guò)程中對(duì)電機(jī)參數(shù)進(jìn)行估計(jì)的方法來(lái)減小因定子電阻變化而引起的

19、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。文獻(xiàn)】提出了電阻在線補(bǔ)償?shù)乃枷胍砸种齐娮枳兓瘜?duì)控制系統(tǒng)的影響。隨著直接轉(zhuǎn)矩控制理論研究的不斷深入以及實(shí)際應(yīng)用的不斷改進(jìn)，永磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制以其良好的動(dòng)態(tài)性能和魯棒性獲得了較快的發(fā)展。然而由于直接轉(zhuǎn)矩第一章緒論控制自身的特點(diǎn)，其定子電阻容易發(fā)生變化，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，尤其是低速運(yùn)行時(shí)。如何抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是當(dāng)前學(xué)者的研究難點(diǎn)，為此還需要進(jìn)行大量的研究以不斷改進(jìn)其應(yīng)用性能。）先進(jìn)控制策略永磁同步電機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)是一個(gè)具有多變量、強(qiáng)耦合、時(shí)變的非線性系統(tǒng)，在使用傳統(tǒng)的經(jīng)典控制方法時(shí)控制效果不理想。然而隨著計(jì)算機(jī)和信息系統(tǒng)發(fā)展而逐步形成的現(xiàn)代控制理論卻在處理復(fù)雜的時(shí)變系統(tǒng)中展現(xiàn)出良好的控制

20、效果。自適應(yīng)控制、滑模變結(jié)構(gòu)、人工智能等一系列先進(jìn)控制策略在永磁同步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)中獲得了較多的應(yīng)用。文獻(xiàn)，提出一種自適應(yīng)控制方法，利用該方法實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中的參數(shù)辨識(shí)，減小因電機(jī)參數(shù)不準(zhǔn)確而帶來(lái)的影響。文獻(xiàn)】利用自適應(yīng)控制來(lái)解決無(wú)位置傳感器的位置和速度觀測(cè)，同時(shí)還用于參數(shù)辨識(shí)，降低系統(tǒng)成本同時(shí)提高系統(tǒng)可靠性?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制其實(shí)質(zhì)是一種開(kāi)關(guān)控制，它采用狀態(tài)方程完全描述電機(jī)的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)過(guò)程，控制規(guī)律簡(jiǎn)單，能有效解決動(dòng)態(tài)與靜態(tài)性能指標(biāo)之間的矛盾。文獻(xiàn)，】將滑模變結(jié)構(gòu)控制應(yīng)用于永磁同步電機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)中，具有良好的抗干擾性。人工智能技術(shù)如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制等在處理時(shí)變非線性復(fù)雜系統(tǒng)

21、時(shí)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，具有快速、魯棒的控制性能。文獻(xiàn)】通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，并應(yīng)用到永磁同步電機(jī)的控制中，獲得了較好的系統(tǒng)適應(yīng)性和魯棒性。永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器算法研究現(xiàn)狀在永磁同步電機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)中，無(wú)論采取何種控制方案都需要在電機(jī)運(yùn)行時(shí)獲取精確的轉(zhuǎn)子位置和速度信息反饋以形成閉環(huán)控制。傳統(tǒng)上采取高精度傳感器來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)子位置角和速度，但是這些機(jī)械傳感器的安裝卻增加了系統(tǒng)成本，同時(shí)還降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。基于機(jī)械傳感器的眾多缺點(diǎn)，如何有效解決由此而引起的應(yīng)用問(wèn)題成了研究的熱點(diǎn)，學(xué)者們提出了無(wú)位置傳感器參數(shù)觀測(cè)的方法。永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器算法大體可以分為類(lèi)：一類(lèi)是基于電機(jī)理想模型的開(kāi)

22、環(huán)計(jì)算方法；另一類(lèi)是基于各種觀測(cè)器模型的閉環(huán)算法；最后是以高頻注入法為典型代表的基于電機(jī)非理想特性的算法【。這些方法具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，可以針對(duì)不同的應(yīng)用選用不同的方法?；谀Ｐ偷拈_(kāi)環(huán)算法：基于電機(jī)數(shù)學(xué)模型的開(kāi)環(huán)算法是最早出現(xiàn)的永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器控制方法，這類(lèi)算法包含有直接推算法、電感估算法和反電動(dòng)勢(shì)積分法。該類(lèi)算法本質(zhì)上是開(kāi)環(huán)的方法，計(jì)算簡(jiǎn)單，其控制效果與電機(jī)參數(shù)的準(zhǔn)確性有很大的關(guān)系，無(wú)法滿(mǎn)足一些高性能控制應(yīng)用的要求。北京化大學(xué)碩十學(xué)位論文直接計(jì)算法：永磁同步電機(jī)電磁關(guān)系方程和動(dòng)態(tài)方程定中包含有轉(zhuǎn)子位置和速度信息，通過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo)可以直接得出計(jì)算轉(zhuǎn)子位置角和速度的公式。文獻(xiàn)】通過(guò)可量的定子三

23、相電壓和電流數(shù)值推導(dǎo)出轉(zhuǎn)子位置角的計(jì)算公式，其計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，有快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。但是該計(jì)算公式中包含有電流微分項(xiàng)，較小的測(cè)量誤會(huì)引起較大的測(cè)估算誤差?；陔姼凶兓挠?jì)算法【】：內(nèi)埋式永磁同步電機(jī)的三相同步電感和轉(zhuǎn)子位置角有特殊的對(duì)應(yīng)關(guān)系，電機(jī)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)可測(cè)量的相電壓和相電流得出瞬時(shí)的三相電感，可以利用電感和位置角的關(guān)系通過(guò)查表得出位置角。該方法在電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)可以到較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)值，但是當(dāng)電機(jī)在啟動(dòng)或低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)三相電壓和電流測(cè)量差較大，從而引起較大的電感計(jì)算誤差，最終影響電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角的估算。另一方此算法為開(kāi)環(huán)算法，當(dāng)遇到噪聲干擾或參數(shù)變化時(shí)，不能確保算法收斂。反電動(dòng)勢(shì)法【】：永磁同步電機(jī)

24、處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，其定子和轉(zhuǎn)子磁鏈以某一可的角度差保持著同步旋轉(zhuǎn)，利用這個(gè)特性，我們可以利用反電動(dòng)勢(shì)的積分得出定子鏈及相位角間接獲得轉(zhuǎn)子位置角。該方法應(yīng)用較為廣泛，電機(jī)高速穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，其算精度較高，但通過(guò)純積分來(lái)計(jì)算定子磁鏈，零漂和相移問(wèn)題無(wú)可避免，另外電機(jī)動(dòng)或低速時(shí)反電動(dòng)勢(shì)較小不易準(zhǔn)確測(cè)量觀測(cè)的精度不能保證。基于觀測(cè)器的閉環(huán)算法：如前所述的基于模型的開(kāi)環(huán)算法，這類(lèi)方法原理簡(jiǎn)單易操作，同時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)良好，而該類(lèi)算法最大的弱點(diǎn)是對(duì)模型的依賴(lài)性很大，對(duì)參數(shù)變化極其敏感，估算精度不定。隨著自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，為了解決開(kāi)環(huán)算法的不足，學(xué)者們開(kāi)始研究基于觀器的閉環(huán)控制算法，提出了很多的應(yīng)用算法，如：擴(kuò)展

25、卡爾曼濾波器算法、滑模觀器算法、模型參考自適應(yīng)算法等，這些算法在一定程度上解決了開(kāi)環(huán)算法的收斂性問(wèn)題，同時(shí)也大大提高了觀測(cè)的精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。卡爾曼濾波法：世紀(jì)年代美國(guó)學(xué)者孤在其博士論文中提出一種最小方差意義上的最優(yōu)預(yù)測(cè)估計(jì)的方法卡爾曼濾波法。卡爾曼濾波器是一種特殊的狀態(tài)觀測(cè)器，基于線性最小方差框架提供最優(yōu)的狀態(tài)估計(jì)。擴(kuò)展卡爾曼濾波器（）廣泛應(yīng)用于非線性系統(tǒng)，是在和線性化技術(shù)上發(fā)展而來(lái)的，其關(guān)鍵在于通過(guò)觀測(cè)值和估計(jì)值的均值與方差的不斷更新來(lái)實(shí)現(xiàn)線性最小方差估計(jì)，也即是利用狀態(tài)估計(jì)值和觀測(cè)值的前二階矩信息。其計(jì)算過(guò)程包含以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：預(yù)測(cè)，矯正，卡爾曼增益更新。擴(kuò)展卡爾曼濾波器擁有自調(diào)節(jié)功能可

26、以有效地削弱隨機(jī)干擾和測(cè)量噪聲的影響，具有較快的跟蹤速度和較寬的調(diào)速范圍，能較好的解決電機(jī)低速運(yùn)行下的速度觀測(cè)，目前廣泛應(yīng)用于在非線性系統(tǒng)中的參數(shù)觀測(cè)。但是該算法較為復(fù)雜，計(jì)算中存在矩陣求逆，對(duì)微處理器的計(jì)算速度有較高的要求。一般情況下，選取合適的狀態(tài)變量可以簡(jiǎn)化計(jì)算，降低計(jì)算量。文獻(xiàn)】通過(guò)選取合適的正交量作為輸出變量提出一種降階的卡爾曼濾波算法，降低了運(yùn)算第一章緒論量。隨著微處理器的快速發(fā)展，為此算法的工程應(yīng)用提供了重要基礎(chǔ)。模型參考自適應(yīng)法（）：模型參考自適應(yīng)法算法簡(jiǎn)單，多應(yīng)用于數(shù)字化控制系統(tǒng)。其主要思想是建立兩個(gè)模型，可調(diào)模型和參考模型，可調(diào)模型中包含有待估計(jì)參數(shù)，參考模型中不含未知參數(shù)

27、。參考模型的輸出和可調(diào)模型的輸出在物理意義上是完全相同的，當(dāng)電機(jī)正常工作時(shí)，同時(shí)運(yùn)行上述的兩個(gè)模型，然后將這兩個(gè)模型的輸出作比較，通過(guò)比較得出兩個(gè)模型的輸出差值，并按照設(shè)計(jì)的自適應(yīng)規(guī)律合理地調(diào)節(jié)可調(diào)模型的參數(shù)，從而使得控制對(duì)象的輸出快速跟蹤參考模型。文獻(xiàn)【】中作者選用永磁同步電機(jī)的定子磁鏈作為參考模型和可調(diào)模型的對(duì)比輸出矢量，然后利用前述的算法進(jìn)行電機(jī)速度辨識(shí)。該方法的辨識(shí)精度對(duì)電機(jī)參數(shù)變化很敏感，在實(shí)際應(yīng)用中電機(jī)的參數(shù)會(huì)隨著電機(jī)運(yùn)行而發(fā)生變化，從而引起較大的觀測(cè)誤差。文獻(xiàn)】提出了一種改進(jìn)的方法，作者利用高頻注入法獲取轉(zhuǎn)子觀測(cè)角誤差信號(hào)反饋回電壓模型，對(duì)模型進(jìn)行補(bǔ)償修正，提高觀測(cè)精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)

28、速度?；Ｓ^測(cè)器法：基于線性系統(tǒng)的觀測(cè)方法在應(yīng)用于非線性系統(tǒng)時(shí)，工作點(diǎn)的變化會(huì)導(dǎo)致很大的觀測(cè)誤差。另一方面，模型參數(shù)的不確定性也會(huì)影響觀測(cè)器的精度，這是很多速度估算方法在應(yīng)用過(guò)程中遇到的共同難題?；谶@些難題學(xué)者們提出了滑模觀測(cè)器方法。該方法的主要思想是利用滑模變結(jié)構(gòu)控制來(lái)減小參數(shù)變化對(duì)控制系統(tǒng)的影響，從而能有效提高系統(tǒng)的魯棒性。該方法將觀測(cè)器中的控制回路設(shè)計(jì)為滑模變結(jié)構(gòu)的方式，利用高頻率的切換開(kāi)關(guān)使?fàn)顟B(tài)點(diǎn)在小范圍的相平面上來(lái)回運(yùn)動(dòng)，找到穩(wěn)定點(diǎn)。文獻(xiàn)利用實(shí)測(cè)電流和觀測(cè)電流間的差值來(lái)設(shè)計(jì)滑模觀測(cè)器，預(yù)估轉(zhuǎn)子速度?；Ｃ婧突Ｔ鲆娴脑O(shè)計(jì)是該算法的關(guān)鍵點(diǎn)，滑模增益設(shè)計(jì)過(guò)大會(huì)引起電機(jī)運(yùn)行時(shí)較大的抖震，

29、同時(shí)還需要綜合考慮算法的收斂性和收斂速度。另外隨著電機(jī)的運(yùn)行定子電阻會(huì)增大，參數(shù)變化會(huì)引起觀測(cè)的精度，對(duì)此文獻(xiàn)【】在辨識(shí)定子電阻的基礎(chǔ)上采用滑模觀測(cè)器估算轉(zhuǎn)子速度，取得了很好的觀測(cè)效果?；诜抢硐胩匦缘姆椒ǎ呵懊嫠龅拈_(kāi)環(huán)類(lèi)算法和閉環(huán)觀測(cè)器算法都有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，電機(jī)啟動(dòng)和低速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子速度和位置角估算的精度很低，其主要原因是低速時(shí)電機(jī)的可測(cè)變量數(shù)值較小同時(shí)不穩(wěn)定，測(cè)量誤差較大從而引起較大的觀測(cè)誤差。學(xué)者們對(duì)電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)的速度觀測(cè)進(jìn)行了大量的研究，和嗽在年首次提出了高頻信號(hào)注入的思想。該方法的主要思想是利用永磁同步電機(jī)的凸極特性，將高頻電壓或者電流信號(hào)注入電機(jī)，同時(shí)檢測(cè)注入信號(hào)后電機(jī)的相應(yīng)相

30、電流或電壓的響應(yīng)結(jié)果來(lái)估算電機(jī)轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速。該方法估算精度高，是目前電機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)速度和位置角觀測(cè)最有效的方法。通常在不同的應(yīng)用中注入的高頻信號(hào)會(huì)不同，文獻(xiàn)利用高頻電流信號(hào)作為注入信號(hào)提出旋轉(zhuǎn)高頻電流注入法、文獻(xiàn)】利用高頻電壓信號(hào)作為注入信號(hào)提出旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法、文獻(xiàn)】利用高頻脈振電壓信號(hào)作為注入信號(hào)提出高頻脈振電壓注入法。此類(lèi)方法通過(guò)持續(xù)外加高頻激勵(lì)利用電機(jī)凸極效應(yīng)來(lái)北京化工大學(xué)碩學(xué)位論文估算電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角和速度，估算過(guò)程中與電機(jī)本身的轉(zhuǎn)速和反電動(dòng)勢(shì)等參數(shù)無(wú)關(guān)，能有效解決電機(jī)低速下的觀測(cè)難題。永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)研究的難點(diǎn)控制策略的提出與實(shí)現(xiàn)目前用于永磁電機(jī)的控制方案有很多

31、，根據(jù)家電行業(yè)常用的電機(jī)特性以及在節(jié)能的前提條件下提出適用的電機(jī)控制策略。另方面需要根據(jù)所選用的控制方案選用合適的處理芯片和電器組件，實(shí)現(xiàn)整體控制方案。無(wú)位置傳感器算法的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)出一個(gè)新型的無(wú)位置傳感器算法，其算法的精確度與復(fù)雜度是本課題的重點(diǎn)。該算法的優(yōu)劣直接影響整個(gè)控制系統(tǒng)的性能。目前已有的相應(yīng)算法各有特點(diǎn)，如何在此基礎(chǔ)上尋找出精確度高，算法相對(duì)簡(jiǎn)單的算法成為本課題的難點(diǎn)。保護(hù)電路的設(shè)計(jì)本課題的最終會(huì)搭建出一套適用于家電行業(yè)的電機(jī)的控制器，其功率屬于中小型，涉及到三相電壓、電流，如何防止電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的過(guò)壓過(guò)流以及電網(wǎng)波動(dòng)對(duì)本控制器的影響成為難點(diǎn)，如何設(shè)計(jì)保護(hù)電路成了首要解決的問(wèn)題。論文研究的

32、主要目的和意義本課題來(lái)源于中國(guó)家用電器研究院。節(jié)能是新時(shí)代的主題，而對(duì)于家電行業(yè)來(lái)講，節(jié)能的關(guān)鍵點(diǎn)在于為家用電器提供動(dòng)力的電機(jī)或壓縮機(jī)實(shí)施變頻調(diào)速控制。變頻智能家電已經(jīng)成為這個(gè)時(shí)代的新型產(chǎn)品，高效率，低功耗，低排放，綠色。永磁同步電機(jī)廣泛應(yīng)用于家用電器中，所以永磁同步電機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的研究具有重大的意義。同時(shí)家電行業(yè)內(nèi)使用的永磁同步電機(jī)大多在高溫高壓密閉的環(huán)境下運(yùn)行，限制了傳統(tǒng)的機(jī)械傳感器的使用，所以對(duì)無(wú)位置傳感器下電機(jī)運(yùn)行參數(shù)的觀測(cè)算法的研究具有深遠(yuǎn)的意義。本課題為永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)的研究，其目的是通過(guò)系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)永磁同步電機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，尋找更精準(zhǔn)更快速的無(wú)位置傳感

33、器算法，開(kāi)發(fā)出一套適用于各種家用電器電機(jī)或壓縮機(jī)的變頻系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)，運(yùn)行低噪聲，低脈動(dòng)，綠色智能，高效節(jié)能。同時(shí)，變頻家電具有很大的市場(chǎng)前景，是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)，具有深遠(yuǎn)的意義。其目的明確，意義重大。論文各章節(jié)的安排第一章緒論，本文共分六章，組織結(jié)構(gòu)如下：，第一章，緒論。主要對(duì)本課題的研究意義和背景進(jìn)行論述，同時(shí)對(duì)永磁同步電機(jī)控制策略和無(wú)位置傳感器算法的研究現(xiàn)狀進(jìn)行概述。第二章，分析永磁同步電機(jī)在不同坐標(biāo)下的數(shù)學(xué)方程，建立電機(jī)本體的數(shù)學(xué)模型，并在此數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)調(diào)速控制系統(tǒng)，包括雙閉環(huán)控制方式、矢量控制和技術(shù)。第三章，綜合考慮無(wú)位置傳感器時(shí)轉(zhuǎn)子速度和位置

34、角估算算法的精度和計(jì)算量，提出一種基于的新的觀察算法，并將其應(yīng)用于調(diào)速系統(tǒng)。第四章，永磁同步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)整體仿真實(shí)驗(yàn)，分析該系統(tǒng)的性能。第五章，永磁同步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)硬件搭建與軟件設(shè)計(jì)。第六章，結(jié)論及工作展望。對(duì)所做的工作進(jìn)行總結(jié)和展望。丁大學(xué)碩十學(xué)位論文第二二章永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和矢量控制第二章永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和矢量控制為了更好的理解與設(shè)計(jì)永磁同步電機(jī)的控制系統(tǒng)，建立電機(jī)的動(dòng)態(tài)模型是很有必要的。本章將分析永磁同步電機(jī)在不同參考坐標(biāo)下的電磁關(guān)系和運(yùn)動(dòng)方程，建立數(shù)學(xué)模型，為后續(xù)控制策略的實(shí)施和無(wú)位置傳感器速度和位置角觀測(cè)算法的研究提供對(duì)象基礎(chǔ)。在推導(dǎo)電機(jī)數(shù)學(xué)模型過(guò)程中使用了定子靜

35、止三相參考坐標(biāo)系（口）、靜止定子兩相參考坐標(biāo)系（口肋）以及轉(zhuǎn)子兩相旋轉(zhuǎn)參考坐標(biāo)（由）。在建立數(shù)學(xué)模型時(shí)，對(duì)永磁同步電機(jī)作如下假設(shè)：忽略電機(jī)鐵心磁飽和以及渦流損耗和磁滯損耗；電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)波形是正弦的，轉(zhuǎn)子上繞組無(wú)阻尼；氣隙磁場(chǎng)正弦分布，忽略高次諧波，且永磁體的電導(dǎo)率為零；電機(jī)定子三相繞組完全對(duì)稱(chēng)，其軸線互成電角度；靜止參考坐標(biāo)系下的永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型、丘圖永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖仃玳圖為集中式三相定子繞組，兩磁極的永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，其定子三相繞組完全對(duì)稱(chēng)，互成電角度。其工作機(jī)制為：三相定子繞組通以平衡的三相燃眩）一醞矧眨，第二章永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和矢量控制厶厶厶，厶，（只一二箬）（）厶厶，

36、厶，（等）（）乞。氣一丟厶，厶，（印一手）（）乞乞一丟厶，厶，（等）（）式中，乞是漏磁電感，厶，和厶，是定子繞組磁化電感；乞、和乞是定子三相繞組自感，厶。、和為三相定子繞組互感；丸是轉(zhuǎn)子永磁體產(chǎn)生的磁鏈。需要指子結(jié)構(gòu)厶，和厶，的系數(shù)總是反向的。因此，內(nèi)埋式永磁同步電機(jī)的交軸（軸）磁化電感總是大于直軸（軸）磁化電感，這與凸裝式永磁同步電機(jī)的情況恰好相莖芝芝篆巨丸三丕：荔；捆川，呻咖（其中變換矩陣互蛔，幽為：乃蛔嘶詈一矗一矗（）（）式就是著名的變換矩陣，通過(guò)變換得出的新的坐標(biāo)系即是定子兩相坐標(biāo)系稱(chēng)作例參考系。因此，電壓和磁鏈方程也可以通過(guò)出變換由口幻坐標(biāo)系變換到筇坐標(biāo)系。（）其中電壓，電流，磁鏈?zhǔn)?/p>

37、量定義與（）式相似：北京化工人學(xué)碩：學(xué)位論文其中廠枷廣【么乙。么丸利用破變換矩陣，則磁鏈方程（）式變?yōu)椋阂?。乙甜乙硎瓦三（厶，厶。）蘭厶，瓦丟（厶，厶。）虧厶，要厶，諺厶，要（厶，一厶，）主厶諺厶量（厶一厶厶（）（）（）丸（）若研究的永磁同步電機(jī)的定子繞組采用形連接，三相交流電供電，則不考慮三相平衡條件時(shí)三相電流的矢量和總是零值。因此，筇坐標(biāo)系中的軸變量或參數(shù)均為零值。則（）（）式可以簡(jiǎn)化為：蠢（）了么么乞乙。苴中乓三（厶，厶，已）三厶，乓丟（厶，厶，已）號(hào)厶，三厶，丘三（一厶，）彳。吐【豳（）（）（）（）一三一吾匕孑（）冥中丘厶丟從（）式可以看出，經(jīng)過(guò)出變換后，此時(shí)的電感矩陣為對(duì)角矩陣，大大

38、簡(jiǎn)化了矩陣計(jì)算，同時(shí)也對(duì)三相進(jìn)行了解耦。對(duì)于形連接的非凸極性的永磁同步電機(jī)在簡(jiǎn)化后的筇坐標(biāo)下的電壓方程為：（）其中列眩）列旺，阱嚙鬻曉。，上式中的代表靜止兩相坐標(biāo)下的定子產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)。在筇坐標(biāo)下選取定子電流作為自變量，則將（）式變?yōu)槲⒎址匠绦问剑?。一（一）（）將（）式變換為常用的矩陣形式：厶門(mén)刊上乙北京化大學(xué)碩：學(xué)位論義乏一盡丘一墨厶乏乞乞。；（泛一乏：（，旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型世紀(jì)年代，提出了一種新的變換方法，將同步電機(jī)定子坐標(biāo)下的電壓、電流和磁鏈等參數(shù)映射到虛擬的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)（由坐標(biāo)）下的相應(yīng)變量。這就是著名的變換，此變換消除了同步電機(jī)中因電子電路相對(duì)運(yùn)動(dòng)或變化的磁阻而造成的電

39、壓方程的時(shí)變。其數(shù)學(xué)表示如下：厶。乙缸咖缸（）其中（一萬(wàn)）（一萬(wàn)），乙咖。咖瓦。礎(chǔ)專(zhuān)（萬(wàn)）一（一萬(wàn)）一咖包（）【反變換矩陣為其逆矩陣：。知（疋吶。）（一萬(wàn)）一（萬(wàn)）（）【（一萬(wàn)）一（諺一萬(wàn)）在上述的公式中廠可以代表電壓、電流或磁鏈等矢量。位置角必須是連續(xù)的，但是角速度可以根據(jù)系統(tǒng)要求任意選定。同樣對(duì)于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系由可以以任意角速度旋轉(zhuǎn)，包括勻速，變速以及靜止?fàn)顟B(tài)。對(duì)于三相平衡系統(tǒng)，出變換矩陣可以簡(jiǎn)化為：。：三只（一萬(wàn)乃）（一鋤（）豳岫（一萬(wàn)）一（幺一韌）。厶川凸極永磁同步電機(jī)的一般模型其中在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下，（）式可變換為：嘶烈（如）一】（）吆甜屹第二二章永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和矢量控制凼伊廠；么以瓦（）毛。乙。（）【丸】（）糕曉厶厶厶吾（厶，厶，）（）厶厶厶，厶吾（厶，一厶，）（）、厶。和厶，、厶，之間的關(guān)系為：小氧半厶娩，小氧畢垮，其中厶為直軸上定子電感，厶為交軸上定子電感。將（）和（）式代入下式斗由。烈乃卻。，一，哆三芍三，屹足屯厶魯一哆厶（足。厶魯哆（厶么丸）（。釩厶警（）其中哆為轉(zhuǎn)子電氣角速度，且吐坼（），表示電機(jī)磁極對(duì)數(shù)，表示（）式中的丘和厶計(jì)算式同（）式中定義。因此，旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的非凸極性永磁同步電機(jī)的電壓、轉(zhuǎn)矩方程為：足乞厶魯一吐釩：足丘魯哆（丸）足丘云哆（丸）缸一弘足（丸）互（灘卜（）（）（）（）（）（）和（）式為電機(jī)的動(dòng)態(tài)方程，（）和（）式