畢業(yè)論文永磁同步電機矢量控制方法的研究32918

1、 畢業(yè)論文（設計） 永磁同步電機矢量控制方法的研究 論文答辯日期 答辯委員會主席 摘 要隨著科學技術的進步，永磁同步電機（pmsm）由于性能優(yōu)越而得到了廣泛的應用和發(fā)展。電子、計算機以及電力電子等技術的飛速發(fā)展促進了交流電氣傳動控制的發(fā)展，控制理論的發(fā)展為永磁同步電機先進控制策略的提出提供了理論依據(jù)。特別是在高精度和高可靠性控制系統(tǒng)中，永磁同步電機已逐步成為主流電機。加之我國稀土資源比較豐富，這就為永磁同步電機的控制研究提供了基礎，使之快速成為電機控制領域的重點和熱點。為了提高永磁同步電機控制系統(tǒng)的控制性能，使其達到更快的響應速度，高精度的動穩(wěn)態(tài)性能的控制效果，本文提出了定子最小電流控制和id

2、=0控制的矢量控制理論。這篇文章首先建立了永磁同步電機的數(shù)學模型，并探討了永磁同步電機的運行特點和定子最小電流比和id=0控制機理。建立svpwm控制模塊控制逆變器功率開關管的通斷，并將兩種控制方法進行比較。仿真結(jié)果表明取得了較好的控制效果。關鍵詞：永磁同步電機，矢量控制理論，svpwm,定子最小電流，id=0控制目 錄摘 要.iabstractii1 緒言1.1 課題研究的背景及意義.11.2 永磁同步電機的發(fā)展11.3 永磁同步電機的結(jié)構(gòu)和分類21.4 永磁同步電機的優(yōu)點21.5 永磁同步電機控制方法31.5.1 矢量控制31.5.2 直接轉(zhuǎn)矩控制32 建立永磁同步電機在不同坐標系下的數(shù)學

3、模型2.1 假設條件42.2 永磁同步電機三相靜止坐標系下的數(shù)學模型42.2.1永磁同步電機的電壓回路方程42.2.2永磁同步電機的磁鏈方程42.2.3 永磁同步電機的電磁轉(zhuǎn)矩方程52.2.4 永磁同步電機的機械運動方程62.3 永磁同步電機在兩相靜止坐標系中的數(shù)學模型62.4 永磁同步電機在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系中的數(shù)學模型63 永磁同步電機定子電流最小控制和id=0控制的工作原理3.1 永磁同步電機矢量控制原理83.1.1 三相/兩相變換（3s/2s）83.1.2 兩相靜止/兩相旋轉(zhuǎn)變換（2s/2r）83.2 定子最小電流控制原理93.2.1 最大轉(zhuǎn)矩電流比 (mtpa )原理93.2.2 采用曲

4、線擬和的方法反解mtpa關系式103.3 id=0控制原理114 建立永磁同步電機定子電流最小控制的仿真模型4.1 仿真軟件平臺144.2 坐標變換模塊144.3 空間矢量脈寬調(diào)制(svpwm)模塊154.4 電流反饋控制模塊204.5 永磁同步電機控制系統(tǒng)仿真215 仿真結(jié)果5.1電流控制方式和最小定子電流控制方式下的仿真出電流、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩波形235.2仿真結(jié)果分析246 總結(jié)與展望6.1 總結(jié)266.2 展望26致 謝28參考文獻291 緒言1.1 課題研究的背景及意義永磁同步電機作為一種機電能量轉(zhuǎn)換裝置，已經(jīng)很廣泛的應用于國民經(jīng)濟的各個領域及人們的日常生活中。永磁同步電機，用永磁體代替了

5、繞線式同步電動機轉(zhuǎn)子中的勵磁繞組，從而省去了勵磁線圈、滑環(huán)、電刷。結(jié)構(gòu)簡單、效率高、節(jié)能效果明顯的永磁同步電機廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ钪?。尤其是近年來成功研發(fā)了高性能永磁材料以及永磁材料普遍應用，使得永磁同步電機高速發(fā)展。同時，隨著電力電子技術和先進控制技術等相關技術的不斷發(fā)展，不斷完善了永磁同步電機的控制性能，在相當廣泛的領域里正在取代直流電機和步進電機，成為當代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。隨著永磁同步電機廣泛應用于生產(chǎn)生活的各個領域，要求電機具有高精度、高可靠性和較強的抗干擾能力等，除了完善電機工藝制造的性能外，還可以通過對各種控制策略應用于電機的控制，以此來提高的電機的各項性能

6、指標，因此探討和研究電機優(yōu)良的控制策略具有重要意義。隨著各種控制理論及其相關基礎學科的不斷發(fā)展與完善，永磁同步電機一定會在不久的將來更加廣泛應用于社會生產(chǎn)生活中。因此研究永磁同步電機定子電流最小控制，具有重要的理論意義和實用價值1。1.2 永磁同步電機的發(fā)展上世紀初，世界上出現(xiàn)的第一臺電機就是永磁電機。之后的30年左右出現(xiàn)了永磁同步電機，由于具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)態(tài)性能好、可靠性高等特點，受到社會各界研究學者和企業(yè)的青睞2。但在永磁同步電機誕生之初，永磁同步電機很少應用于中小功率的調(diào)速系統(tǒng)。這主要是同步電機與異步電機的工作方式不同，永磁同步電機不能在電網(wǎng)電壓下自行起動，靜止的轉(zhuǎn)子磁極在旋轉(zhuǎn)磁場的作用

7、下，平均轉(zhuǎn)矩為零。在大功率范圍內(nèi)有永磁同步電動機運行的情況，但這往往是用來改善企業(yè)的電網(wǎng)功率因數(shù)，不能作為普通電機使用。隨著各種控制技術的發(fā)展，實現(xiàn)了永磁同步電機的廣泛應用的目標。隨著通用變頻器的系列產(chǎn)品的出現(xiàn)，使交流電機的變頻調(diào)速變?yōu)榱丝赡堋０耸甏?，稀土永磁材料的研制取得了重大的進展，為調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展奠定了堅實的基礎。進入九十年代，隨著永磁材料性能提升和完善以及控制技術飛速發(fā)展使得永磁同步電機的研發(fā)進入又一個快速發(fā)展階段。與此同時，微型處理器和專用集成電路應用于永磁同步電機的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了數(shù)字控制，保證了系統(tǒng)運行時的高可靠性和較強的抗干擾能力，同時也使得各種復雜控制方法的應用成為現(xiàn)實。可

8、以預見在不久的將來，更多的先進控制技術將會應用在永磁同步電機系統(tǒng)中，使得永磁同步電機及其控制系統(tǒng)得到進一步的發(fā)展13。1.3 永磁同步電機的結(jié)構(gòu)和分類永磁同步電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由轉(zhuǎn)子和定子兩大部分組成。永磁同步電機的轉(zhuǎn)子是指在電機運行狀態(tài)下可以自由旋轉(zhuǎn)的部分，主要是由轉(zhuǎn)軸永久磁鋼以及磁軛等部分構(gòu)成，主要作用是在氣隙內(nèi)產(chǎn)生足夠多的磁感應強度；定子是指電動機在運行狀態(tài)下靜止的部分，主要是由硅鋼沖片、鑲嵌在槽內(nèi)的繞組以及固定在機殼上的鐵心等部分構(gòu)成。將三相對稱的空間電流通入定子的三相對稱的繞組，就可以產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)的圓形空間磁場，與轉(zhuǎn)子永磁體所產(chǎn)生的恒定磁場共同作用，產(chǎn)生電磁力，促使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)并帶動負載轉(zhuǎn)

9、動。因此通過改變定子三相電源的相位和頻率，來改變轉(zhuǎn)子的速度和位置角。三相異步電機的控制方法類似于永磁同步電機的控制，采用矢量控制方法，通過坐標變換，使得控制永磁同步電機像控制直流電機那樣簡單高效。永磁同步電機的主磁場由轉(zhuǎn)子永磁體產(chǎn)生的。在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，在定子上產(chǎn)生的反電動勢波形因轉(zhuǎn)子磁鋼的結(jié)構(gòu)不同而產(chǎn)生正弦波和梯形波兩種。而永磁同步電機由于結(jié)構(gòu)上的特點，使其避免了方波永磁同步電機的缺陷，具有優(yōu)良的控制性能，成為應用較為廣泛的一種電機。故本文以下主要是對正弦波永磁同步電機建模，并對其控制進行研究1。1.4 永磁同步電機的優(yōu)點三相永磁同步電機的轉(zhuǎn)子通過永磁體產(chǎn)生勵磁磁場，無勵磁損耗小和轉(zhuǎn)子發(fā)熱低，極

10、大地提高了電機的功率因素和效率。同時由于永磁同步電機優(yōu)良的結(jié)構(gòu)和易于控制的特點，廣泛應用于中小容量的伺服系統(tǒng)中，具有優(yōu)良的動穩(wěn)態(tài)性能。永磁同步電機較他電機具有以下優(yōu)點1：(1)高性能永磁材料產(chǎn)生穩(wěn)定且較強的磁場，在給定功率下，結(jié)構(gòu)簡單；(2)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量小，獲得較高的加速度；(3)定子與轉(zhuǎn)子接觸無滑環(huán)和電刷，電機運行時的可靠性高；(4)轉(zhuǎn)子不需要勵磁繞組，因此無轉(zhuǎn)子銅耗，提高功率因素；(5)在轉(zhuǎn)速較低情況下，輸出轉(zhuǎn)矩大，啟動性能高；(6)轉(zhuǎn)矩諧波抖動小，可以平穩(wěn)調(diào)速。1.5 永磁同步電機控制方法1.5.1 矢量控制上世紀七十年代，德國人f. blaschke首先提出了矢量控制理論，交流電機的控

11、制理論得到飛速發(fā)展。其基本原理是：以永磁體產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁鏈旋轉(zhuǎn)軸線為參考坐標，將定子電流分解成相互正交的兩個分量，一個與磁鏈的方向相同為定子電流的勵磁分量，另一個正交于磁鏈方向產(chǎn)生定子電流轉(zhuǎn)矩分量；然后分別對其進行控制，類似對直流電機進行控制，動穩(wěn)態(tài)性能優(yōu)良。而且由于其控制結(jié)構(gòu)單一、控制策略較易實現(xiàn)從而使同步電機的矢量控制方法廣泛應用于交流調(diào)速系統(tǒng)中。永磁同步電機有不同的電流控制策略，主要是：(1) id=0控制；(2)最大轉(zhuǎn)矩/電流比控制；(3)=1控制等。其中id=0控制是主要控制方式，本文主要對這種控制方式以及在這種控制方式的基礎上進行定子最小電流控制系統(tǒng)研究。1.5.2 直接轉(zhuǎn)矩控制直接

12、轉(zhuǎn)矩控制技術是由德國魯爾大學教授于1985年首次提出了異步電機的的繼矢量控制技術之后的又一高性能的交流變頻控制技術3。采用空間向量、定子磁場定向的分析方法，其特征在于，直接在定子坐標系下的感應電動機的數(shù)學模型進行計算和控制感應電動機的磁通和轉(zhuǎn)矩，具有離散的兩點調(diào)節(jié)器，傳遞轉(zhuǎn)矩的檢測值轉(zhuǎn)矩與給定值進行比較并產(chǎn)生pwm脈沖寬度調(diào)制信號從而控制逆變器的開關狀態(tài)，以獲得高動穩(wěn)態(tài)性能。這種控制方法消除了坐標變換中復雜的計算方法，使系統(tǒng)的簡單的控制結(jié)構(gòu)，控制信號單一，降低了耦合效應，系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩響應快且無超調(diào)，是一個高度動態(tài)和靜態(tài)性能的交流調(diào)速控制，因此在開始受到人們的關注。異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制最初被提出，不

13、能直接應用于對永磁同步電機。1997年，l.zhong，mfrahman ywhu等人把直接轉(zhuǎn)矩控制與永磁同步電機結(jié)合起來，成功地實現(xiàn)了永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制4。近年來，為了提高直接轉(zhuǎn)矩控制的靜態(tài)和動態(tài)性能，研究人員對此進行了深入的研究，并取得相應的結(jié)果。2 建立永磁同步電機在不同坐標系下的數(shù)學模型2.1 假設條件能夠準確地反映受控系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性的控制對象的數(shù)學模型，數(shù)學模型的控制系統(tǒng)的性能影響精度是好還是壞，關鍵在于控制對象的控制系統(tǒng)的精確數(shù)學模型的建立。永磁同步電動機的數(shù)學模型包括：電壓方程，磁鏈方程，轉(zhuǎn)矩方程和構(gòu)成的永磁同步電機的數(shù)學模型的基礎上的運動方程。本文將研究三相永磁同步

14、電機，分析永磁同步電機在三相靜止坐標系()、兩相靜止坐標系()和兩相旋轉(zhuǎn)坐標系()下的數(shù)學模型。為了簡便分析，做如下假設5：(1)磁路處于非飽和狀態(tài)，表現(xiàn)出線性特性；(2)忽略鐵耗和磁滯效應所引起的損耗的影響；(3)三相繞組完全對稱并通過對稱的電源，永磁體的磁場沿氣隙周圍呈正弦特性分布；(4)功率二極管和續(xù)流二極管均為理想元器件。2.2 永磁同步電機三相靜止坐標系下的數(shù)學模型2.2.1永磁同步電機的電壓回路方程在三相靜止坐標系()中，永磁同步電機的電壓回路方程可以表示為： (2.1)式中：，是三相定子繞組兩端的電壓，是三相定子繞組的相電流，是三相定子繞組的磁鏈，是三相定子繞組的電阻，并且有=

15、= =r。2.2.2永磁同步電機的磁鏈方程每個繞組的磁鏈是它本身的自感磁鏈和與其它繞組的互感磁鏈之和，即： (2.2)式中：， ，和，為三相定子繞組之間的互感，為三相定子自感，為永磁體磁鏈的最大值，對于特定的永磁同步電機為一常數(shù)，為轉(zhuǎn)子的電角速度。由于三相繞組在空間上對稱分布，并且通入三相繞組中的電流是對稱的，則有下述關系成立：定子各相自感為：=l (2.3)定子間互感為：=m(2.4)因為三相繞組為星型連接，則有：=0(2.5)將以上條件帶入式(2.2)得磁鏈方程： (2.6)將式(2.6)帶入式(2.1)，得到方程式(2.7)，這就是永磁同步電機在三相靜止坐標系()下的電壓平衡方程。 (2

16、.7)式中：p為微分算子()，為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度。2.2.3 永磁同步電機的電磁轉(zhuǎn)矩方程永磁同步電機的電磁轉(zhuǎn)矩方程為： (2.8)式中：p為永磁同步電機的極對數(shù)。2.2.4 永磁同步電機的機械運動方程永磁同步電機的機械運動方程為:(2.9)式中：tl為負載轉(zhuǎn)矩，b為粘滯摩擦系數(shù)，為轉(zhuǎn)子的機械角速度，j為轉(zhuǎn)動慣量。由方程(2.7)可以看出，永磁同步電機在三相靜止坐標系下的電壓方程為系數(shù)可變的微分方程，不易求解，為方便起見常常采用更為簡便的等效模型來進行研究。2.3 永磁同步電機在兩相靜止坐標系中的數(shù)學模型(1)在兩相靜止坐標系下，永磁同步電機的電壓回路方程為：(2.10)式中：，為定子電壓在、軸上

17、的電壓分量，為定子電流在、軸上的電流分量，、為、軸的自感和它們之間的互感。(2)磁鏈方程為：(2.11)(3)轉(zhuǎn)矩方程為：(2.12)從上述式子可以看出，在兩相靜止坐標系下，電壓回路方程變量的個數(shù)減少，給分析問題帶來了很大的方便。2.4 永磁同步電機在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系中的數(shù)學模型設轉(zhuǎn)子永磁體的基波磁場方向為d軸，而q軸為沿著旋轉(zhuǎn)方向超前90的電角度的方向。轉(zhuǎn)子參考坐標的旋轉(zhuǎn)速度即為轉(zhuǎn)子的速度，并規(guī)定逆時針旋轉(zhuǎn)的方向為參考正方向。則有6： (1)永磁同步電機在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系()中的電壓方程為： (2.13)式中：，為定子電壓在直軸d和交軸q上的分量，為定子電流在直軸d和交軸q軸上的分量，為定子磁鏈

18、直軸分量和交軸分量。(2)永磁同步電機的磁鏈方程為： (2.14)式中：為轉(zhuǎn)子磁鋼產(chǎn)生磁鏈，可以看作是恒定的；、分別為永磁同步電機在d、q軸上電感的分量。將式(2.14)代入式(2.13)就可以得到永磁同步電機軸坐標系下的電壓方程： (2.15)(3)永磁同步電機的電磁轉(zhuǎn)矩方程為： (2.16)式中：為永磁同步電機的極對數(shù)。(4)永磁同步電機的運動方程為： (2.17)式中：j為轉(zhuǎn)動慣量，b為粘滯摩擦系數(shù)，為負載轉(zhuǎn)矩。3 永磁同步電機定子電流最小控制和id=0控制的工作原理3.1 永磁同步電機矢量控制原理20世紀70年代，德國f.blaschke首次提出了交流電機矢量變換控制理論，也被稱為磁場

19、定向控制理論7。該理論的提出，解決了高性能的交流電機轉(zhuǎn)矩控制問題，其基本思想是協(xié)調(diào)定子三相電流，通過坐標變換等效為兩相靜止坐標系中的電流和，然后通過坐標轉(zhuǎn)換為等效兩相旋轉(zhuǎn)坐標系的電流和。通過兩個獨立的分量的控制，以使交流電動機的控制可以像直流電動機的控制一樣容易6。坐標變換的原則是保證在不同的坐標系的產(chǎn)生的磁動勢完全等效。三相靜止坐標系變換到兩相靜止坐標變換（克拉克的轉(zhuǎn)換）和兩相靜止坐標系的二相旋轉(zhuǎn)坐標系變換（park變換）。3.1.1 三相/兩相變換（3s/2s）三相交流電變換成兩相靜止坐標系上的電流的變換公式如下： (3.1)3.1.2 兩相靜止/兩相旋轉(zhuǎn)變換（2s/2r）兩相靜止坐標系下

20、的交流電流變換成兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下直流電流（2s/2r）7。其中：s表示靜止，r表示旋轉(zhuǎn)。兩相交流電流、和兩相直流電流、產(chǎn)生同樣的以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的合成磁動勢f。圖3.1 兩相靜止和兩相旋轉(zhuǎn)坐標系與磁動勢空間矢量由上圖可知，、和、之間有如下關系： (3.2)寫成矩陣形式，即： (3.3)4 建立永磁同步電機定子電流最小控制的仿真模型4.1 仿真軟件平臺基于永磁同步電機的矢量控制原理，在分析永磁同步電機數(shù)學模型的基礎上，利用matlab仿真工具，建立了系統(tǒng)的仿真模型。根據(jù)系統(tǒng)模塊化建模的思想，將控制系統(tǒng)分成各個功能獨立的子模塊8，主要有：幾種坐標變換模塊、svpwm模塊、電流反饋控制模塊和電機本體模

21、塊。通過對這些模塊的有機結(jié)合，實現(xiàn)了永磁同步電機的矢量控制。下面介紹和分析各個子模塊的結(jié)構(gòu)與作用。4.2 坐標變換模塊永磁同步電機矢量控制的基本思想是通過坐標變換后使得其被控量和控制方式類似于直流電機的控制方式，使得電機在此控制方式下獲得快速的轉(zhuǎn)矩響應、優(yōu)異的動穩(wěn)態(tài)性能等優(yōu)點7。要想控制永磁同步電機像控制直流電機一樣方便高效，需要進行兩相旋轉(zhuǎn)/兩相靜止()的坐標變換，將，轉(zhuǎn)換為變換為，。模塊的結(jié)構(gòu)如圖4.1所示，輸入信號為旋轉(zhuǎn)坐標系下軸電壓，及位置信號，輸出為兩相靜止坐標系下的電壓，。(4.1)圖4.1 坐標系到坐標系變化模塊4.3 空間矢量脈寬調(diào)制(svpwm)模塊空間矢量脈寬調(diào)制根據(jù)電流環(huán)

22、輸出的和以及當前的轉(zhuǎn)子位置角輸出六路pwm控制信號9來控制逆變器橋臂上功率開關器件的通斷使電機獲得幅值恒定的圓形磁場。典型的三相電壓源型逆變器的結(jié)構(gòu)如圖4.2所示。圖4.2 三相逆變器主電路該電路是由vt1-vt6六個功率開關器件進行控制的，同一橋壁不能同時處于導通狀態(tài)或者關閉狀態(tài)。三組橋臂共有八種通斷狀態(tài)，這八種通斷狀態(tài)產(chǎn)生六個有效的空間矢量u1(001)u6(110)和兩個無效的零矢量u0(000)u7(111)如圖4.3所示。圖4.3 電壓空間矢量扇區(qū)分布變換器產(chǎn)生的矢量不可能是角度連續(xù)變化的空間矢量。圖4.4表示電壓空間矢量u4，u6合成新的電壓矢量us。假設在一個pwm脈寬調(diào)制波周期

23、t內(nèi)，t1時間段處于工作狀態(tài)u4， t2時間段處于工作狀態(tài)u6 t0時間段處于工作狀態(tài)u0。則有： (4.2)圖4.4 電壓空間矢量的線性組合分步搭建svpwm中的各個子模塊10 11： (1) 根據(jù)測得的兩相靜止電壓和通過矢量所在扇區(qū)判斷模塊確定電壓矢量所在的扇區(qū)。當>0時，令a=1；當時，令b=1；當時，令c1，有八種組合，但是有邏輯關系判斷可知道a、b、c不會同時為1或者0，所以實際有效的組合只有六種，并一一對應于矢量控制的六個扇區(qū)。取n=a+b+c，通過n判斷電壓矢量所在的扇區(qū)。模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖4.5所示。表4.1n與扇區(qū)對應關系扇區(qū)號abcdefn315462圖4.5 扇區(qū)判斷

24、模塊(2)基本矢量有效作用時間計算模塊（x,y,z與t1,t2）定義x，y，z三個變量，令，其中、t上同，為逆變器直流母線電壓。利用所得到的扇區(qū)號n判斷每個扇區(qū)內(nèi)相鄰兩矢量的作用時間(t1,t2)。由于過飽和的影響，使得t1+t2<t，因此要進行過飽和判斷。但是當t1+t2>t時，存在,。模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖4.6所示。表4.2 基本矢量作用時間n123456t1zy-z-xx-yt2y-xxz-y-z圖4.6 基本矢量作用時間模塊(3)空間電壓矢量切換點計算模塊定義電壓空間矢量的切換點tcm1，tcm2，tcm3，令，,。如表4.3所示。表4.3 n與tcm1、tcm2、tcm3對應

25、關系n123456tcm1tbtatatctctbtcm2tatctbtbtatctcm3tctbtctatbta圖4.7 功率開關占空比計算模塊(4)pwm波形的生成模塊通過對一個周期為t，幅值為t/2的等腰三角波與tcm1，tcm2，tcm3進行比較，比較結(jié)果可以生成三路pwm波形，在對其求反又可以得到三路pwm波形，最終得到用于控制三相逆變器功率開關管通斷的六路pwm信號。產(chǎn)生模塊結(jié)構(gòu)如圖4-8所示。圖4.8 pwm波形生成模塊(5)將各個模塊組裝成svpwm模塊將以上各個模塊封裝組合，得到svpwm整體封裝模塊，如4-9所示。圖4.9 svpwm整體封裝模塊4.4 電流反饋控制模塊根據(jù)

26、第三章推倒出來的公式3.10可以建立電流控制模型(1) 的控制模型圖4.10 te與id的關系轉(zhuǎn)化模塊(2) 的控制模型圖4.11 te與的關系轉(zhuǎn)化模塊4.5 永磁同步電機控制系統(tǒng)仿真利用以上各個功能模塊，在matlab/simulink環(huán)境下構(gòu)建永磁同步電機最小定子電流控制系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的的仿真模型如圖4.12、4.13所示。圖4.12 永磁同步電機定子最小電流控制系統(tǒng)仿真模型圖仿真時永磁同步電機的各性能參數(shù)設置如下7：直流母線電壓為=300v，定子繞組電阻r=2.875，pwm周期=0.0002s，定子電感為= =8.5mh，極對數(shù)p=4，永磁磁鏈=0.125wb，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量j=1.0

27、*10-3kg.m2。給定轉(zhuǎn)速為在0s是為500rad/s,階躍后為750rad/s。電機空載啟動，在t=0.1s時，突加負載有1n.m階躍到3n.m，電機運行時的各項性能參數(shù)仿真結(jié)果如圖5.1和5.2所示。5 仿真結(jié)果5.1電流控制方式和最小定子電流控制方式下的仿真出電流、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩波形圖5.1 電流控制方式下的定子電流、轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩波形5.2仿真結(jié)果分析由仿真波形可以看出，在參考轉(zhuǎn)速下，所設定輸出轉(zhuǎn)矩最終達到與負載轉(zhuǎn)矩=3n.m平衡。(1)對于定子最小電流控制方式系統(tǒng)起動響應速度快，轉(zhuǎn)速有一個較大的脈動。當負載突變時，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩、定子電流了都有一個脈動，經(jīng)過調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速能夠快速穩(wěn)定的再次跟蹤

28、給定值。三相定子電流呈正弦波變化，在負載突變后幅值有明顯的躍升，但很快穩(wěn)定在三相對稱正弦波周期性變化狀態(tài)下。轉(zhuǎn)矩在開始啟動時脈動很大但是在0.01s左右很快穩(wěn)定在系統(tǒng)所設定的=0(0<t<0.2),達到平衡。至于轉(zhuǎn)速也是經(jīng)過相當短的時間震蕩后很快穩(wěn)定在所設定基速=750rad/s下穩(wěn)定運行。但是在0.1s時負載轉(zhuǎn)矩從1n.m階躍到3n.m，此時從仿真結(jié)果可以看出電機的定子電流、轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩在0.1-0.11s有一個較小的脈動但很快達到穩(wěn)定狀態(tài)。可以看出在最小定子電流控制方式下，永磁同步電機表現(xiàn)出了非常好的動穩(wěn)態(tài)性能，并對外界的擾動有較強的抵抗作用。(2)對于電流控制方式起動響應速

29、度相對較慢，轉(zhuǎn)速有一個比較較大的脈動。當負載突變時，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩、定子電流了都有一個脈動，經(jīng)過調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速能夠快速的再次跟蹤給定值，但不能達到穩(wěn)態(tài)時的給定值需要時間相對長一些。三相定子電流呈正弦波變化，在負載突變后幅值有明顯的躍升，但也很快達到穩(wěn)定。至于轉(zhuǎn)矩，對外界所加的負載擾動有很快的動態(tài)響應，從在0.1-0.11s各種參數(shù)的變換可以看出，當然也能很快穩(wěn)定在所設定的參考值下，但在這一暫態(tài)過程中轉(zhuǎn)矩的抖動相比較而言有點大?？梢姶朔N控制方式下的永磁同步電機穩(wěn)態(tài)性能、抗干擾能力較強，有一定的動態(tài)響應能力相對差一些。通過對應用于永磁同步電機的定子最小電流和電流兩種矢量控制方法的比較，可以看出前者和后控制后

30、電機所表現(xiàn)出的穩(wěn)態(tài)性能，抗外界擾動的能力相當，但是后者表現(xiàn)出的動態(tài)性能不如前者，這些都符合預計的分析。仿真結(jié)果說明所搭建的永磁同步電機控制系統(tǒng)仿真模型具有一定合理性和可靠性，更加凸顯了最小定子電流控制方式較控制方式的在動態(tài)性能要求高的控制系統(tǒng)中優(yōu)越性。通過兩種不同控制方式的比較達到了比較控制的目的，在滿足穩(wěn)定性和可靠性的同時使定子電流達到最優(yōu)控制。6 總結(jié)與展望6.1 總結(jié)由于永磁同步電機結(jié)構(gòu)簡單，電磁轉(zhuǎn)矩紋波系數(shù)小、速度響應快、動穩(wěn)態(tài)性能優(yōu)異及過載能力強等優(yōu)點，同時先進控制理論的快速發(fā)展以及新型永磁材料技術的突破使得永磁同步電機成為今后交流調(diào)速系統(tǒng)研究和發(fā)展的重點和熱點。目前矢量控制和直接轉(zhuǎn)

31、矩控制在永磁同步電機上的應用越來越廣泛。本文從研究永磁同步電機的數(shù)學模型出發(fā)，基于最大轉(zhuǎn)矩電流比建立了基于空間矢量控制的永磁同步電機仿真模型，并以并進行了仿真，本文的主要工作如下：(1)分析了課題研究的背景及意義，回顧永磁同步電機的發(fā)展歷程。對永磁同步電機的結(jié)構(gòu)進行了簡單介紹，并概括性的敘述了當前永磁同步電機的控制方法。(2)在一定假設條件下對永磁同步電機在不同坐標系下的數(shù)學模型進行了分析與總結(jié)。在三種坐標系下分別建立了永磁同步電機的電壓回路方程，永磁同步電機的磁鏈方程，永磁同步電機的電磁轉(zhuǎn)矩方程，永磁同步電機的機械運動方程。(3)分析了永磁同步電機定子電流最小控制和控制方式的工作原理。首先分

32、析了永磁同步電機矢量控制原理，以及三坐標的相互轉(zhuǎn)化，最后以定子電流為研究對象，利用高等數(shù)學中求極值的原理，求出了定子電流的條件極值，在滿足條件極值的情況下，求出了在旋轉(zhuǎn)坐標系下的交直軸電流表達式，及轉(zhuǎn)矩與電流的關系式。最后采用曲線擬和的方法反解mtpa關系式。(4)建立永磁同步電機定子電流最小控制和控制的仿真模型，基于永磁同步電機的矢量控制原理，在分析永磁同步電機數(shù)學模型的基礎上，利用matlab仿真工具，建立了系統(tǒng)的仿真模型。根據(jù)系統(tǒng)模塊化建模的思想，將控制系統(tǒng)分成各個功能獨立的子模塊，主要有：坐標變換模塊、svpwm模塊、電流反饋控制模塊和電機本體模塊。(5)進行了仿真實驗，仿真出電流、轉(zhuǎn)

33、速和轉(zhuǎn)矩波形進行對比，仿真結(jié)果驗證了所搭建永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)模型的正確性和有效性。6.2 展望雖然我在永磁同步電機控制器的設計及仿真方面做了一點工作，但是由于永磁同步電機結(jié)構(gòu)的特殊性和控制系統(tǒng)的復雜性，以及作者時間和能力有限，論文中還存在一些問題有待進一步思考和研究：我們在建立永磁同步電機的動態(tài)數(shù)學模型時，為了便于列出其基本方程式，通常都忽略電機的鐵耗、變量復雜多變、強耦合、非線性等問題。但是在實際電機中，這些都是是真實存在的，而且它會對電機的各種性能產(chǎn)生重要的影響。例如對采用高硅鋼片作鐵心材料的大型電機來說,鐵耗占銅耗的一部分，而對于采用較厚的普通硅鋼片電機來說，鐵耗占銅耗的比例越高，

34、影響更大11。當然，還存在參數(shù)時變以及負載擾動等不確定性因素的影響。這些方面的忽略對控制精度要求極高的系統(tǒng)如伺服系統(tǒng)來說，對更好的控制方法進行控制來獲得更高的性能提出了新的要求。因此，以后關于這永磁同步電機控制系統(tǒng)的研究會跟多的關注這些被忽略的鐵耗、變量復雜多變、強耦合、非線性等問題。只有這樣，才能把電機控制推向一個嶄新的高度。employment tribunals sort out disagreements between employers and employees.you may need to make a claim to an employment tribunal if:&

35、#183; you don't agree with the disciplinary action your employer has taken against you· your employer dismisses you and you think that you have been dismissed unfairly.for more information about dismissal and unfair dismissal, see dismissal.you can make a claim to an employment tribuna

36、l, even if you haven't appealed against the disciplinary action your employer has taken against you. however, if you win your case, the tribunal may reduce any compensation awarded to you as a result of your failure to appeal.remember that in most cases you must make an application to

37、an employment tribunal within three months of the date when the event you are complaining about happened. if your application is received after this time limit, the tribunal will not usually accept it.if you are worried about how the time limits apply to you, take advice from one of the organisation

38、s listed under further help.employment tribunals are less formal than some other courts, but it is still a legal process and you will need to give evidence under an oath or affirmation.most people find making a claim to an employment tribunal challenging. if you are thinking about making a clai

39、m to an employment tribunal, you should get help straight away from one of the organisations listed under further help.if you are being represented by a solicitor at the tribunal, they may ask you to sign an agreement where you pay their fee out of your compensation if you win the case. this is

40、 known as a damages-based agreement. in england and wales, your solicitor can't charge you more than 35% of your compensation  if you win the case.if you are thinking about signing up for  a damages-based agreement, you should make sure you're clear about the terms of the agre

41、ement. it might be best to get advice from an experienced adviser, for example, at a citizens advice bureau.  to find your nearest cab, including those that give advice by e-mail, click on nearest cab.for more information about making a claim to an employment tribunal, see employment

42、tribunals.the (lack of) air up there watch mcayman islands-based webb, the head of fifa's anti-racism taskforce, is in london for the football association's 150th anniversary celebrations and will attend city's premier league match at chelsea on sunday."i am going to be at the match

43、 tomorrow and i have asked to meet yaya toure," he told bbc sport."for me it's about how he felt and i would like to speak to him first to find out what his experience was."uefa has opened disciplinary proceedings against cska for the "racist behaviour of their fans

44、" during city's 2-1 win.michel platini, president of european football's governing body, has also ordered an immediate investigation into the referee's actions.cska said they were "surprised and disappointed" by toure's complaint. in a statement the russian side a

45、dded: "we found no racist insults from fans of cska."age has reached the end of the beginning of a word. may be guilty in his seems to passing a lot of different life became the appearance of the same day; may be back in the past, to oneself the paranoid weird belief disillusionment, these

46、 days, my mind has been very messy, in my mind constantly. always feel oneself should go to do something, or write something. twenty years of life trajectory deeply shallow, suddenly feel something, do it.一字開頭的年齡已經(jīng)到了尾聲。或許是愧疚于自己似乎把轉(zhuǎn)瞬即逝的很多個不同的日子過成了同一天的樣子；或許是追溯過去，對自己那些近乎偏執(zhí)的怪異信念的醒悟，這些天以來，思緒一直很凌亂，在腦海中不斷糾

47、纏?？傆X得自己自己似乎應該去做點什么，或者寫點什么。二十年的人生軌跡深深淺淺，突然就感覺到有些事情，非做不可了。the end of our life, and can meet many things really do?而窮盡我們的一生，又能遇到多少事情是真正地非做不可？during my childhood, think lucky money and new clothes are necessary for new year, but as the advance of the age, will be more and more found that those things ar

48、e optional; junior high school, thought to have a crush on just means that the real growth, but over the past three years later, his writing of alumni in peace, suddenly found that isn't really grow up, it seems is not so important; then in high school, think don't want to give vent to out y

49、our inner voice can be in the high school children of the feelings in a period, but was eventually infarction when graduation party in the throat, later again stood on the pitch he has sweat profusely, looked at his thrown a basketball hoops, suddenly found himself has already can't remember his

50、 appearance.童年時，覺得壓歲錢和新衣服是過年必備，但是隨著年齡的推進，會越來越發(fā)現(xiàn)，那些東西根本就可有可無；初中時，以為要有一場暗戀才意味著真正的成長，但三年過去后，自己心平氣和的寫同學錄的時候，突然就發(fā)現(xiàn)是不是真正的成長了，好像并沒有那么重要了；然后到了高中，覺得非要吐露出自己的心聲才能為高中生涯里的懵懂情愫劃上一個句點，但畢業(yè)晚會的時候最終還是被梗塞在了咽喉，后來再次站在他曾經(jīng)揮汗如雨的球場，看著他投過籃球的球框時，突然間發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)想不起他的容顏。originally, this world, can produce a chemical reaction to an eve

51、nt, in addition to resolutely, have to do, and time.原來，這個世界上，對某個事件能產(chǎn)生化學反應的，除了非做不可的堅決，還有，時間。a person's time, your ideas are always special to clear. want, want, line is clear, as if nothing could shake his. also once seemed to be determined to do something, but more often is he backed out at last

52、. dislike his cowardice, finally found that there are a lot of love, there are a lot of miss, like shadow really have been doomed. those who do, just green years oneself give oneself an arm injection, or is a self-righteous spiritual.一個人的時候，自己的想法總是特別地清晰。想要的，不想要的，界限明確，好像沒有什么可以撼動自己。也曾經(jīng)好像已經(jīng)下定了決心去做某件事，但

53、更多的時候是最后又打起了退堂鼓。嫌惡過自己的怯懦，最終卻發(fā)現(xiàn)有很多緣分，有很多錯過，好像冥冥之中真的已經(jīng)注定。那些曾經(jīng)所謂的非做不可，只是青蔥年華里自己給自己注射的一支強心劑，或者說，是自以為是的精神寄托罷了。at the moment, the sky is dark, the air is fresh factor after just rained. suddenly thought of blue plaid shirt; those were broken into various shapes of stationery; from the corner at the beginn

54、ing of deep friendship; have declared the end of the encounter that haven't start planning. those years, those days of do, finally, like youth, will end in our life.此刻，天空是陰暗的，空氣里有著剛下過雨之后的清新因子。突然想到那件藍格子襯衫；那些被折成各種各樣形狀的信紙；那段從街角深巷伊始的友誼；還有那場還沒有開始就宣告了終結(jié)的邂逅計劃那些年那些天的非做不可，終于和青春一樣，都將在我們的人生中謝幕。baumgartner

55、the disappointing news: mission aborted. r plays an important role in this mission. starting at the ground, conditions have to be very calm - winds less than 2 mph, with no precipitation or humidity and limited cloud cover. the balloon, with capsule attached, will move through the lower level of the atmosphere (the troposphere)