调速永磁同步电动机优化设计与矢量控制系统联合仿真-王杨.pdf

调速永磁同步电动机优化设计 与矢量控制系统联合仿真 [王杨] [中国科学院沈阳计算技术研究所，110168] [ 摘 要 ] 调速永磁同步电动机ASSM 是现代交流伺服控制系统的主要动力源，其中尤以表贴式永磁体的ASSM 使用的最为普遍，这种电机可以通过优化永磁体形状得到较为理想的气隙磁密波形，从而使反电势尽量正 弦化，这样一方面最大限度的削弱了电机的齿槽转矩，同时也降低了电机反电势谐波对驱动系统的影响， 提高了整个控制系统的控制精度。对于ASSM，传统的电机设计方法大多是将电机的控制系统部分进行理 想化假设，然后只对电机本体进行电磁设计，这样虽然比较便捷，但是无法考察电机本体在整个控制系统 中的性能表现，现在通过Maxwall/Rmxprt、Simplorer 以及Matlab/Simulink 的联合仿真，可以将电机本 体的有限元或磁路模型、开关功率电源模型、以及控制算法整合成一个大的计算机仿真模型，通过联合仿 真，一方面可以更准确的检验电机设计方案的性能表现，另一方面，也可以实现控制算法的优化，以及控 制算法与电机设计方案之间的配合。 本文针对以上问题，以一台130 口径ASSM 为例，对电机的永磁体形状和槽口宽进行了参数化扫描 分析sweep ansys，并以齿槽转矩为目标函数进行了最优化optimization 求解；在Maxwall 3D 瞬态场下 对永磁电机控制影响较大的电感参数Ld、Lq 进行了计算；利用Maxwall/Rmxprt、Simplorer 以及 Matlab/Simulink 对采用id=0 控制策略时的SVPWM 矢量控制系统进行了联合仿真。 [ 关键词 ] 永磁同步电动机，优化设计，齿槽转矩，矢量控制，联合仿真 Design Optimization of ASSM and Co-simulation of SVPWM Control System [Wang Yang] [Shenyang Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences,110168] [ Abstract ] ASSM speed permanent magnet synchronous motor is the main source of power in modern AC servo control system, which is the most common surface mount ASSM especially the use of permanent magnets, which can be more satisfactory motor flux density by optimizing the shape of the permanent magnet waveform, so as sinusoidal back EMF, so on the one hand to maximize the weakened cogging torque of the motor, but also reduces the motor back EMF harmonics of the drive system to improve the control accuracy of the control system. For ASSM, traditional methods are mostly motor design is part of the motor control system were idealized assumptions, and then only to the motor body electromagnetic design, this is a relatively easy, but you can not examine the performance of the motor body