永磁同步电机矢量控制系统分析仿真毕业论文

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1、永磁同步电机矢量控制系统分析仿真毕业论文目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1课题背景11.2永磁同步电机11.2.1永磁同步电机简介11.2.2国内外永磁同步电机的发展情况31.3永磁同步电机矢量控制技术51.4MATLAB仿真系统61.4.1MATLAB简介61.4.1MATLAB发展状况101.5本章小结12第2章永磁同步电机数学模型及矢量控制原理132.1永磁同步电机的数学模型132.2电压空间矢量控制（SVPWM）152.2.1空间矢量的定义162.2.2SVPWM的原理172

2、.2.3SVPWM的合成202.2.4SVPWM的扇区判断222.2.5七段式SVPWM的实现222.3本章小结23第3章基于MATLAB的永磁同步电机矢量控制系统模块设计243.1基于MATLAB的SVPWM仿真253.1.1扇区判断部分的Simulink框图253.1.2参数X,Y,Z形成的Simulink框图263.1.3矢量作用时间的Simulink框图263.1.4扇区比较值Simulink框图27I3.2本章小结28第4章参数计算294.1调节器设计294.1.1常规PI控制器的设计3

3、04.1.2PI控制器的参数设定314.2本章小结34第5章仿真结果与分析355.1仿真分析355.2本章小结39结论40参考文献41致谢44附录1开题报告45附录2文献综述50附录3中期报告54附录3中文译文59附录5外文原文68I第1章绪论第1章绪论1.1课题背景由于现代电力电子技术、微电子技术及计算机技术等支撑技术的快速发展，以永磁同步电机作为执行机构的交流调速系统的发展得以极大的跨进。以DSP为核心的全数字伺服系统，由于其控制灵活，智能化水平高，参数易修改，便于分布式控制等优点，已成为当今

4、交流调速系统发展的大趋势。由于调速控制技术是决定交流调速系统性能好坏的关键技术之一，所以这也是国外交流调速技术封锁的主要部分。随着国内交流调速使用的电机及驱动器等硬件技术逐步成熟，以软形式存在于控制芯片中的调速控制技术已成为制约我国高性能交流调速技术及产品发展的瓶颈。所以，虽然国内变频调速系统的研究非常活跃，但是在产业化方面仍然不是很理想，市场的大部分还是被国外公司所占据，为了加快国内变频调速系统的发展，就需要对国际变频调速技术的发展趋势有一个全面的了解和学习，并且有所创新。因此研究高性能交流调速

5、控制技术，特别是最具应用前景的永磁同步电机调速控制技术，具有重要的理论意义和实用价值。1.2永磁同步电机1.2.1永磁同步电机简介永磁（PM）电机具有高转矩/惯量比、功率密度高、效率和功率因数高的特点,因此在工业、民用、军事等领域的应用越来越广泛。永磁电机分为无刷直流电机（BLDC）和永磁同步电机（PMSM）[1]43第1章绪论。其中BLDC通常具有方波反电动势波形。方波反电动势由定子集中绕组和方波充磁的表面磁铁产生。因为其方波形状的反电动势，所以转子位置的测量可以非常方便地利用反电动势得到，并且

6、其控制方式也非常的简单。但是简单的逆变器控制导致了转矩脉动的产生。BLDC通常用于小型的驱动系统，例如计算机硬盘，压缩机和风扇中。因为脉动转矩的存在，BLDC一般不太适合于高性能要求的驱动。PMSM与BLDC的不同仅在于控制策略和激励电压的方式。在PMSM中，电机的反电动势的形状基本是正弦的，其正弦的纯度取决于永磁材料充磁的质量。如果永磁铁在转子中的放置正确，理想正弦的气隙密度是可以得到的。因为实际上定子绕组不会精确正弦分布，因此其气隙密度也只能是近似正弦。图1.1PMSM的不同转子结构（a）面贴

7、式；（b）插入式；（c）内嵌式图1.1PMSM的不同转子结构（a）面贴式；（b）插入式；（c）内嵌式PMSM电机转子的结构和永磁体的安装方法对电机的性能影响很大。图1.1显示了PMSM的三种基本的结构。面贴式永磁同步电机结构简单、制造方便、转动惯量小，在工业上得到了广泛应用。此外，这种类型的电机易于优化设计，可将气隙磁场设计成近似正弦分布，从而减小磁场谐波及其负面效应，提高电机的运行性能。插入式永磁同步电机可以充分利用转子磁路结构不对称性所产生的磁阻转矩，提高电机的功率密度，使得电机的动态性能较面

8、贴式有所改善，制造也较方便，所以常被传动系统中的永磁同步电机采用，但是漏磁系数和制造成本较面贴式都大。内嵌式永磁同步电机的永磁体位于转子内部，能有效地避免永磁失磁，采用内嵌式转子结构的永磁同步电机动、静态性能好，广泛应用在动态性能要求高的交流调速传动系统中，缺点是转子漏磁系数较大。对于采用稀土永磁材料的电机来说，由于永磁材料的相对回复磁导率接近，所以,面贴式永磁同步电机在电磁性能上属于隐极永磁同步电机而插入式永磁同步电机相邻两永磁磁极间有着磁导率很大的铁磁材料，故在电磁性能上属于凸