基于MATLAB永磁同步电动机矢量控制系统的仿真研究

本科生毕业设计（论文）学院(系):专业：学生：指导教师：完成日期2011年5月本科生毕业设计（论文）基于MATLAB永磁同步电动机矢量控制系统的仿真研究ThesimulationresearchofpermanentmagnetsynchronousmotorvectorcontrolsystembasedonMatlab总计：29页表格：1个插图：28幅本科毕业设计（论文）基于MATLAB永磁同步电动机矢量控制系统的仿真研究ThesimulationresearchofpermanentmagnetsynchronousmotorvectorcontrolsystembasedonMatlab学院（系）：专业：学生姓名：学号：指导教师（职称）：评阅教师：完成日期：基于MATLAB永磁同步电动机矢量控制系统的仿真研究I基于MATLAB永磁同步电动机矢量控制系统的仿真研究电气工程及其自动化[摘要]永磁同步电动机作为一种新型电动机，具有功率密度高、转子转动惯量小、运行效率高等优点，获得广阔的应用和发展空间,在各行各业以及日常生活中的应用越来越广泛。本文在综述了永磁同步电动机及其控制技术发展情况的基础上，推导了永磁同步电动机的数学模型和等效电路，并详细论述了其矢量控制原理，分析了id=0控制、最大转矩/电流控制、弱磁控制等控制策略。论文最后利用了Matlab/simulink工具对id=0的永磁同步电动机矢量控制系统进行了仿真研究，仿真结果证明了所提出的控制方法的正确性，为实际电机控制系统的设计提供了理论依据。[关键词]永磁同步电动机;仿真建模；Matlab；矢量控制ThesimulationresearchofpermanentmagnetsynchronousmotorvectorcontrolsystembasedonMatlabElectricalEngineeringandAutomationSpecialtyAbstract：Asanewstylemotor,permanentmagnetsynchronousmotorsarereceivingincreasedattentionfordriveapplicationsbecauseoftheirhightorquetoratio,Permanentmagnetsynchronousmotors(PMSM)arebecomingattractiveinmanyapplicationofindustryanddailylife.BasedonsummarizingthePMSManditscontroltechnologicaldevelopmentsituation,thispaperinferedthePMSMmathematicalmodelandtheequivalentcircuit,anddetaileditsprincipleofvectorcontrol,andanalyzedtheid=0control,biggesttorque/currentcontrol,flux-weakedcontrolandsoon.Attheendofthepaper,thesimulationresearchofid=0PMSMvectorcontrolsystemiscarriedoutwithMatlab/simulinktool,thesimulationresultsprovethecontrolmethodaccuracy,andprovidesthetheorybasisfortheactualmotorcontrolsystemdesign.Keywords:Permanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)；modelingandsimulation；matlab；vectorcontrol基于MATLAB永磁同步电动机矢量控制系统的仿真研究II目录1引言.........................................................................................................................11.1永磁同步电动机的发展概况和发展前景......................................................11.1.1永磁同步电动机的发展概况..............................................................11.1.2永磁同步电动机的发展前景..............................................................21.2永磁同步电动机控制技术的发展.................................................................21.2.1永磁同步电动机控制技术的概述......................................................21.2.2永磁同步电动机矢量控制技术的发展...............................................31.3本文的主要研究内容....................................................................................32永磁同步电动机的工作原理和数学模型................................................................42.1永磁同步电动机的工作原理.........................................................................42.1.1永磁同步电动机稳态方程...................................................................42.1.2永磁同步电动机的双反应理论..........................................................62.1.3永磁同步电动机的等效电路...............................................................62.1.4永磁同步电动机的损耗和效率..........................................................72.2永磁同步电动机的数学模型.........................................................................83永磁同步电动机的矢量控制原理.........................................................................123.1永磁同步电动机的矢量控制原理...............................................................123.2永磁同步电动机矢量控制运行时的基本电磁关系....................................123.3永磁同步电动机的矢量控制策略...............................................................144永磁同步电动机矢量控制系统ID=0控制的SIMULINK仿真................................144.1永磁同步电动机矢量控制系统的建模.......................................................144.2永磁同步电动机矢量控制系统的SIMULINK仿真.......................................194.2.1空载启动仿真...................................................................................204.2.2转速突变仿真....................................................................................214.2.3负载突变仿真...................................................................................235总结.......................................................................................................................25结束语.......................................................................................................................26参考文献...................................................................................................................27附录...........................................................................................................................28致谢...........................................................................................................................29基于MATLAB永磁同步电动机矢量控制系统的仿真研究11引言电机是以磁场为媒介进行电能与机械能相互转换的电力机械。磁场可以由电流励磁产生，也可以由永磁体产生,世界上第一台电机就是永磁电机,但当时所用永磁材料的磁性能很低,不久被电励磁电机所取代。近几十年来，随着铝镍钴永磁、铁氧体永磁，特别是稀土永磁的相继问世，磁性能有了很大提高，许多电励磁电机又纷纷改用永磁体励磁。与电励磁电机相比，永磁电机，特别是稀土永磁电机具有结构简单，运行可靠；体积小，质量轻；损耗小，效率高；电机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点，它不仅可以部分替代传统的电励磁电机，而且可以实现电励磁电机难以达到的高性能。永磁同步电动机因其优良的性能和多样的结构而在工农业生产、日常生活、航空航天和国防等各个领域中得到广泛应用；本章扼要地回顾了永磁同步电动机及其驱动系统的发展和现状，并介绍了与之相关的永磁材料、电力电子技术等方面的发展概况，针对现代交流驱动与伺服系统发展的趋势阐述了研究永磁同步电动机高性能调速控制系统的重大意义。1.1永磁同步电动机的发展概况和发展前景1.1.1永磁同步电动机的发展概况众所周知，每种机械产品都要配备电动机。美国1997就以立法的方式，停止生产一般效率的电动机(与我国大量生产的Y系列电机性能相当)，加拿大、英国、日本也都效法美国停止生产一般效率的电动机，如果不采取措施，加快发展高效节能电动机，我们将很快失去机械产品的国际市场。我国研制的稀土永磁电机价格、性能国际市场上很有竞争力，目前已有一些产