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永磁同步电动机调速控制系统仿真研究,摘要本文以永磁同步电动机速度控制为主题,采用matlab/simulink仿真工具,开展永磁同步电动机(pmsm:permanent magnet synchronous motor)速度控制系统的研究。主要介绍了永磁同步电动机的结构、工作原理和数学模型,分析了磁场定向矢量控制方法及坐...
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分类: 论文>电气自动化/电力论文

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永磁同步电动机调速控制系统仿真研究

摘要

 本文以永磁同步电动机速度控制为主题,采用MATLAB/SIMULINK仿真工具,开展永磁同步电动机(PMSM:Permanent Magnet Synchronous Motor)速度控制系统的研究。
主要介绍了永磁同步电动机的结构、工作原理和数学模型,分析了磁场定向矢量控制方法及坐标变换,并提出了永磁同步电动机速度的控制方案,永磁同步电动机调速控制系统由永磁同步电动机本体、变频器、磁极位置检测器及控制装置等重要元件构成。永磁同步电动机的控制系统主要由主回路和控制回路组成。而对于整个控制系统主要是改变速度调节器中速度给定值的极性和大小,就可以使永磁同步电动机在四象限中方便地运行。
最后采用MATLAB/SIMUINK仿真工具对控制系统PID控制进行仿真分析。永磁同步电动机传动系统容易控制,动态特性好,适用于中小功率的高性能伺服场合。实验证明该方法是一种经典实用、性能很好的控制策略。最终结果表明:与同容积的异步机相比,永磁同步电动机的效率、功率因数均大为提高,由它构成的调速控制系统具有良好的启动性能和平稳性,是一种高品质的节能电动机调速系统。
关键词:永磁同步电动机;调速控制系统;矢量控制;仿真
 
Abstract

The theme of this text is permasyn motor, adopt MATLAB/SIMUINK emulation tool, unfold the research of the synchronous motor of permanent magnetism adjusts the control system of the speed.
This text having introduced the structure, principle of work and the mathematics model of  the permasyn motor, analyzed vector control means and Coordinate Transfer, bring forward the control proposal of permasyn motor. The important component of the synchronous motor of permanent magnetism adjusts the control system of the speed is ynchronous motor of permanent magnetism, frequency converter, magnetic pole position detection and control device. The control system of PMSM and controls the return circuit to make up by the main return circuit mainly. And to change speed plane nature and size of setting value in the regulator mainly to whole control system, can make the synchronous motor of permanent magnetism run conveniently in four quadrants.
Adopt MATLAB/SIMUINK emulation tool to emulation analyzes the system of control system PID finally. The synchronous motor of permanent magnetism adjusts the control system of the speed. is easy to control,,ydynamic property is good,applied to the situation of miniwatt high performance servo. Experiments have corroborated  that this method is scriptures practical, good performance control plot.The final result shows: Compared with the situation with the asynchronous machine of the volume, the efficiency of the synchronous motor of permanent magnetism, power factor greatly improve, it has good arrival performance and stationary that the ones that are formed by it adjust the control system of the speed, it is a kind of high-quality energy-conserving motor that adjusts the speed systematically.
Key words: permanent magnet synchronous; speed adjustable system; vector control; simulation


目录

0前言……………………………………………………………………1
1永磁同步电动机的数学模型…………………………………………2
1.1永磁同步电动机的结构和工作原理………………………………2
1.2永磁同步电动机的数学模型………………………………………3
1.3电动机统一控制理论………………………………………………5
1.3.1 调速的关键是转矩控制………………………………………5
1.3.2 统一的电动机转矩公式………………………………………6
1.4 交流电动机矢量控制的基本概念………………………………7
1.4.1 矢量控制思想的提出…………………………………………7
1.4.2 矢量控制中的坐标变换………………………………………8
1.5 永磁同步电动机的 轴系数学模型…………………………9
2 PMSM调速控制系统…………………………………………………14
2.1 永磁同步电动机的电磁设计……………………………………14
2.2 永磁同步电机的常用电流控制策略……………………………15
2.2.1 矢量控制 控制………………………………………………16
2.2.2 单位电流最大转矩控制策略……………………………………17
2.2.3 恒磁通控制策略…………………………………………………18
2.2.4 常用电流控制策略的比较………………………………………20
2.3 控制系统构成……………………………………………………21
2.3.1  控制系统的构成…………………………………………22
2.3.2 控制系统模型……………………………………………………23
2.3.3 PWM变频器……………………………………………………24
2.3.4 转子位置检测器…………………………………………………26
2.4 控制系统的运行原理……………………………………………29
3 PMSM矢量控制系统的仿真研究…………………………………31
3.1 PMSM矢量控制系统的SIMULINK实现………………………31
3.2仿真结果与分析……………………………………………………35
4 技术经济分析………………………………………………………43
5 结论…………………………………………………………………44
致谢……………………………………………………………………45
参考文献………………………………………………………………46
附录A 译文……………………………………………………………47
附录B 外文文献………………………………………………………59