工程項目：永磁同步電機矢量控制調(diào)速系統(tǒng)仿真

1、綜合訓練項目三題目永磁同步電機矢量把握調(diào)速系統(tǒng)仿真學學期專業(yè)：自動化班級:2011級1班姓名:官均濤學號:1105010105指導老師：侯利民遼寧工程技術高校成 績 評 定 表評評定標準評定指標標準評定合格不合格矢量把握系統(tǒng)原理分析充分性仿真模型搭建合理仿真結(jié)果分析分析充分性設計報告答辯內(nèi)容充實答辯效果總成果日期年月日綜合訓練項目三綜合訓練項目三永磁同步電機矢量把握調(diào)速系統(tǒng)仿真永磁同步電機矢量把握調(diào)速系統(tǒng)仿真題目：永磁同步電機矢量把握調(diào)速系統(tǒng)仿真化學問單元六中矢量把握的理論學問，達到良好的教學效果.要求: 利用MATLAB/simulinkPMSM運行工況下的速度、電流及轉(zhuǎn)矩變化狀況.任務：1

2、、學習永磁同步電機矢量把握技術;2、搭建永磁同步電機矢量把握系統(tǒng)仿真模型;3PI成果形式：現(xiàn)場演示+書面報告目錄永磁同步電動機的矢量把握原理 01。1 永磁同步電動機的矢量把握原理0永磁同步電動機矢量把握運行時的基本電磁關系0 1。3 永磁同步電動機的矢量把握策略1永磁同步電動機矢量把握系統(tǒng)id=0 把握的simulink 仿真 22。1 永磁同步電動機矢量把握系統(tǒng)的建模2 HYPERLINK l _TOC_250000 永磁同步電動機矢量把握系統(tǒng)的simulink仿真2空載啟動仿真22。2.2轉(zhuǎn)速突變仿真22。2。3 33綜合訓練項目三綜合訓練項目三永磁同步電機矢量把握調(diào)速系統(tǒng)仿真永磁同步電

3、機矢量把握調(diào)速系統(tǒng)仿真3300永磁同步電動機的矢量把握原理1。1 永磁同步電動機的矢量把握原理度。目前，永磁同步電動機調(diào)速傳動系統(tǒng)仍以接受矢量把握技術為主。于和也就是說把握和;便可以把握電動機的轉(zhuǎn)矩。肯定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩對應于肯定,便實現(xiàn)了電動機轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的把握。由于實際饋入電動機電樞繞組的電流是三相溝通電流、和,因此,三相電流的指令、和必需由下面的變換從和得到：（1）式中,電動機轉(zhuǎn)子位置信號由位于電動機非負載端軸伸上的速度、位置傳感器供應.，從而實現(xiàn)了對電動機轉(zhuǎn)矩的把握。.而且和是各自獨立的；因此，便于實現(xiàn)各種先進的把握策略.永磁同步電動機矢量把握運行時的基本電磁關系受到逆變器的制約.最為明顯的

4、是電動機的相電壓有效值的極限值和相電流有效.當逆變器直流側(cè)電壓最大值為時，Y接的電動機可達到的最大基波相電壓有效值：（2）dq 軸系統(tǒng)中的電壓極限值為:（1)電壓極限圓電動機穩(wěn)態(tài)運行時，電壓矢量的幅值：(3）（4)將式（24）代入式（29）得：不計,上式可簡化為（31)以代替上式中的,有（5）當時,式（32）是一個橢圓方程，當時(即電動機為表面凸出式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構時),式（32）是一個以（， 0）為圓心的圓方程，下面以為例，將式（32）表示在的平面上，即可得到電動機運行時的電壓極限軌跡-電壓極限圓。對某一給反比地相應縮小，從而形成了一族橢圓曲線。(2）電流極限圓電動機的電流極限方程為:（6)上式

5、中,為電動機可以達到的最大相電流基波有效值,（33)表示的電流矢量軌跡為一以平面上坐標原點為圓心的圓.電動機運行時,定子電流空間矢量既不能超出電動機的電壓極限圓，也不能超出電流極限圓。永磁同步電動機的矢量把握策略時，從電動機端口看,相當于一臺它勵直流電動機,定子電流中只有交軸重量，且定子磁動勢空間矢量與永磁體磁場空間矢量正交，等于90，電動機轉(zhuǎn)矩中只有永磁轉(zhuǎn)矩重量，其值為（7）8 所示：8 矢量把握相量圖從圖中可以看出,反電動勢相量與定子電流相量同相。對表面凸出示轉(zhuǎn)子磁.或者說，提高.這也是表面凸出示轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構的永磁同步電動機通常接受把握的緣由.（忽視定子電阻和轉(zhuǎn)矩方程可以得到接受把握時在逆

6、變器極限電壓下電動機的最高轉(zhuǎn)速為式(35）.從式(35)可以看出，接受把握時， 矩。電動機可達的最高電壓越大，輸出轉(zhuǎn)矩越小，則最高轉(zhuǎn)速越高。（8）按轉(zhuǎn)子磁鏈定向并使的把握方式,對于隱極永磁同步電動機把握系統(tǒng),定子電流和轉(zhuǎn)子磁通是相互獨立的,把握系統(tǒng)簡潔，轉(zhuǎn)矩恒定性好，可以獲得很寬的調(diào)綜合訓練項目三綜合訓練項目三永磁同步電機矢量把握調(diào)速系統(tǒng)仿真永磁同步電機矢量把握調(diào)速系統(tǒng)仿真3322速范圍,適合于需要高性能的數(shù)控機床、機器人等場合.id=0 simulink 仿真2。1 永磁同步電動機矢量把握系統(tǒng)的建模檢測出的實際定子三相電流值.在圖11中接受了三個串聯(lián)的閉環(huán)分別實現(xiàn)電動機的位置、速度和轉(zhuǎn)矩把握

7、 . 指令值，并與實際速度比較后,作為速度把握器的輸入。速度把握器的輸出即為轉(zhuǎn)矩的指令值,轉(zhuǎn)矩的實際值可依據(jù)給定的勵磁磁鏈和經(jīng)矢量變換后得到的、由即可得到電動機三相電流的指令值,再經(jīng)電流把握器便可實現(xiàn)電動機的把握。圖9 把握系統(tǒng)框圖依據(jù)圖9利用Matlab7。6.0中的simulink工具建立永磁同步電動機矢量把握系統(tǒng)把握的仿真模型，如圖10所示：圖10 永磁同步電動機矢量把握系統(tǒng)把握的仿真圖2。2 simulink仿真同步電動機矢量把握的原理,建立了系統(tǒng)的數(shù)學模型，給出了系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，在Matlab/simulink環(huán)境下對系統(tǒng)進行了仿真試驗。2。2.1 空載啟動仿真指令轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/分

8、，空載,啟動過程的仿真波形如以下各圖所示:圖20 轉(zhuǎn)速波形圖圖21 轉(zhuǎn)矩波形圖圖22 定子三相電流波形圖仿真中，電動機空載啟動,t=0.025s前轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和電流均大幅震蕩,在t=0。07s時轉(zhuǎn)速達到穩(wěn)定值1000轉(zhuǎn)/分，穩(wěn)態(tài)誤差為2.2.2。2 轉(zhuǎn)速突變仿真指令轉(zhuǎn)速由1000轉(zhuǎn)/分突變?yōu)?00轉(zhuǎn)/Tm=2Nm，啟動過程的仿 真波形如以下各圖所示：圖23 轉(zhuǎn)速波形圖圖24 轉(zhuǎn)矩波形圖圖25 三相電流波形圖電動機負載啟動,t=0.02s前為震蕩過程,t=0。02s到0。04s,轉(zhuǎn)矩Te開頭攀升,并在t=0.04s降.t=0。08s1000轉(zhuǎn)/分，直到t=0。1s，指令轉(zhuǎn)速突變?yōu)?000下，緊接著

9、t=0.1s到0.11s是轉(zhuǎn)矩提升過程。伴隨轉(zhuǎn)矩變化，轉(zhuǎn)速做出了相應的下降變化，電流突然變小 ;t=0.11s后轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定波動于2N.m，轉(zhuǎn)速回升，于t=0。16s穩(wěn)定在指令值800轉(zhuǎn)/分.2.2。3 負載突變仿真永磁同步電機的負載突變時,電機的電流、速度、推力等參數(shù)都會發(fā)生很大論基礎.這里的負載突變指在轉(zhuǎn)速肯定的狀況下，負載轉(zhuǎn)矩由一個數(shù)據(jù)突變到另一個數(shù)據(jù)。指令轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/分,負載轉(zhuǎn)矩由2N.m突變?yōu)?N.m下各圖所示：圖26 轉(zhuǎn)速波形圖圖27 轉(zhuǎn)矩波形圖圖28 三相電流波形圖t=01s4.2.1t=01s突升到5N.m時，電動機轉(zhuǎn)速并不受影響，轉(zhuǎn)矩也在t=0.1s時達到5N。m。仿真結(jié)果分析對于電