工程項(xiàng)目：永磁同步電機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)仿真

1、綜合訓(xùn)練項(xiàng)目三題目永磁同步電機(jī)矢量把握調(diào)速系統(tǒng)仿真學(xué)學(xué)期專業(yè)：自動(dòng)化班級(jí):2011級(jí)1班姓名:官均濤學(xué)號(hào):1105010105指導(dǎo)老師：侯利民遼寧工程技術(shù)高校成 績 評(píng) 定 表評(píng)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)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(shè)計(jì)報(bào)告答辯內(nèi)容充實(shí)答辯效果總成果日期年月日綜合訓(xùn)練項(xiàng)目三綜合訓(xùn)練項(xiàng)目三永磁同步電機(jī)矢量把握調(diào)速系統(tǒng)仿真永磁同步電機(jī)矢量把握調(diào)速系統(tǒng)仿真題目：永磁同步電機(jī)矢量把握調(diào)速系統(tǒng)仿真化學(xué)問單元六中矢量把握的理論學(xué)問，達(dá)到良好的教學(xué)效果.要求: 利用MATLAB/simulinkPMSM運(yùn)行工況下的速度、電流及轉(zhuǎn)矩變化狀況.任務(wù)：1

2、、學(xué)習(xí)永磁同步電機(jī)矢量把握技術(shù);2、搭建永磁同步電機(jī)矢量把握系統(tǒng)仿真模型;3PI成果形式：現(xiàn)場演示+書面報(bào)告目錄永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量把握原理 01。1 永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量把握原理0永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量把握運(yùn)行時(shí)的基本電磁關(guān)系0 1。3 永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量把握策略1永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量把握系統(tǒng)id=0 把握的simulink 仿真 22。1 永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量把握系統(tǒng)的建模2 HYPERLINK l _TOC_250000 永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量把握系統(tǒng)的simulink仿真2空載啟動(dòng)仿真22。2.2轉(zhuǎn)速突變仿真22。2。3 33綜合訓(xùn)練項(xiàng)目三綜合訓(xùn)練項(xiàng)目三永磁同步電機(jī)矢量把握調(diào)速系統(tǒng)仿真永磁同步電

3、機(jī)矢量把握調(diào)速系統(tǒng)仿真3300永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量把握原理1。1 永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量把握原理度。目前，永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)仍以接受矢量把握技術(shù)為主。于和也就是說把握和;便可以把握電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩?？隙ǖ霓D(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)于肯定,便實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的把握。由于實(shí)際饋入電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)由位于電動(dòng)機(jī)非負(fù)載端軸伸上的速度、位置傳感器供應(yīng).，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的把握。.而且和是各自獨(dú)立的；因此，便于實(shí)現(xiàn)各種先進(jìn)的把握策略.永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量把握運(yùn)行時(shí)的基本電磁關(guān)系受到逆變器的制約.最為明顯的

4、是電動(dòng)機(jī)的相電壓有效值的極限值和相電流有效.當(dāng)逆變器直流側(cè)電壓最大值為時(shí)，Y接的電動(dòng)機(jī)可達(dá)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(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電壓矢量的幅值：(3）（4)將式（24）代入式（29）得：不計(jì),上式可簡化為（31)以代替上式中的,有（5）當(dāng)時(shí),式（32）是一個(gè)橢圓方程，當(dāng)時(shí)(即電動(dòng)機(jī)為表面凸出式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)時(shí)),式（32）是一個(gè)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(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的電壓極限軌跡-電壓極限圓。對(duì)某一給反比地相應(yīng)縮小，從而形成了一族橢圓曲線。(2）電流極限圓電動(dòng)機(jī)的電流極限方程為:（6)上式

5、中,為電動(dòng)機(jī)可以達(dá)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(biāo)原點(diǎn)為圓心的圓.電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí),定子電流空間矢量既不能超出電動(dòng)機(jī)的電壓極限圓，也不能超出電流極限圓。永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量把握策略時(shí)，從電動(dòng)機(jī)端口看,相當(dāng)于一臺(tái)它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī),定子電流中只有交軸重量，且定子磁動(dòng)勢空間矢量與永磁體磁場空間矢量正交，等于90，電動(dòng)機(jī)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(dòng)勢相量與定子電流相量同相。對(duì)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(gòu)的永磁同步電動(dòng)機(jī)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(shí)在逆

6、變器極限電壓下電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為式(35）.從式(35)可以看出，接受把握時(shí)， 矩。電動(dòng)機(jī)可達(dá)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(duì)于隱極永磁同步電動(dòng)機(jī)把握系統(tǒng),定子電流和轉(zhuǎn)子磁通是相互獨(dú)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(xùn)練項(xiàng)目三綜合訓(xùn)練項(xiàng)目三永磁同步電機(jī)矢量把握調(diào)速系統(tǒng)仿真永磁同步電機(jī)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(jī)床、機(jī)器人等場合.id=0 simulink 仿真2。1 永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量把握系統(tǒng)的建模檢測出的實(shí)際定子三相電流值.在圖11中接受了三個(gè)串聯(lián)的閉環(huán)分別實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的位置、速度和轉(zhuǎn)矩把握

7、 . 指令值，并與實(shí)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(shí)際值可依據(jù)給定的勵(lì)磁磁鏈和經(jīng)矢量變換后得到的、由即可得到電動(dòng)機(jī)三相電流的指令值,再經(jīng)電流把握器便可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)矢量把握系統(tǒng)把握的仿真圖2。2 simulink仿真同步電動(dòng)機(jī)矢量把握的原理,建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，給出了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，在Matlab/simulink環(huán)境下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真試驗(yàn)。2。2.1 空載啟動(dòng)仿真指令轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/分

8、，空載,啟動(dòng)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(dòng)機(jī)空載啟動(dòng),t=0.025s前轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和電流均大幅震蕩,在t=0。07s時(shí)轉(zhuǎn)速達(dá)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(dòng)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(dòng)機(jī)負(fù)載啟動(dòng),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(yīng)的下降變化，電流突然變小 ;t=0.11s后轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定波動(dòng)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(fù)載突變仿真永磁同步電機(jī)的負(fù)載突變時(shí),電機(jī)的電流、速度、推力等參數(shù)都會(huì)發(fā)生很大論基礎(chǔ).這里的負(fù)載突變指在轉(zhuǎn)速肯定的狀況下，負(fù)載轉(zhuǎn)矩由一個(gè)數(shù)據(jù)突變到另一個(gè)數(shù)據(jù)。指令轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/分,負(fù)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(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速并不受影響，轉(zhuǎn)矩也在t=0.1s時(shí)達(dá)到5N。m。仿真結(jié)果分析對(duì)于電