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永磁同步电机直接转矩控制策略及仿真研究

目录

1绪论24

1.1课题背景及选题意义24

1.2国内外研究现状24

1.3本文的主要研究内容26

2永磁同步电机的工作原理和数模型27

2.1永磁步电机的结构27

2.2永磁步电机的控制方法28

2.3永磁步电机的数学模型（自然坐标系下）29

2.3.1永磁步电机的电压回路方程29

2.3.2永磁步电机的磁链方程29

2.3.3永磁步电机的电磁转矩方程29

2.3.4永磁步电机的机械运动方程29

2.4永磁步电机的数学模型（两相静止坐标系下）29

2.5永磁步电机的数学模型（旋转坐标系下）30

3永磁同步电机的直接转矩控制32

3.1永磁步电机的直接转矩控制32

3.2直接转矩控制原理32

3.3直接转矩控制的控制方式34

3.4直接转矩控制的控制特点35

4永磁同步电机直接转矩控制的仿真研究36

4.1仿真模型的建立36

4.2仿真设置40

4.3实验结果分析40

5总结41

参考文献43

I

1绪论

1.1课题背景及选题意义

永磁步电机出现于20世纪50年代，它的运行原理与普通电激磁步电机

相,但以永磁体激磁替代激磁绕组激磁使得电机结构简单。永磁步电机省略了

普通步电机所特有的集电环和电刷，提高了电机运行的可靠性。由于永磁体激磁,

无须激磁电流，因而提高了电机的效率和功率因数。

普通步电机调节励磁电流的大小可以人为地改变励磁磁势的大小。永磁

步电机以永磁体代替电励磁绕组作为磁势源，它对外提供的磁通和磁势随着外磁

路磁导和电枢反应磁场的变化而自动变化，无法直接调节永磁铁磁势的大小。永磁

体作为磁路的一部分，由于磁铁的磁导率低，对电枢反应磁场起削弱作用，使得永

磁步电机的直轴电枢反应电抗比交轴反应电抗小得多。人们普遍认为永磁步

电机存在着无异步起动能力和重载时有振荡失步的危险。永磁步电机起动时，虽

然定子绕组中通以交变电流并建立旋转的定子磁场，旋转的定子磁场在永磁体磁

极中产生相互作用，由于其转子惯性较大，使得电机无法获得足够的起动力矩。永

磁步电机以某一频率旋转时，负载的变化只是改变了定子磁场轴线与转子磁极

轴线的夹角，此时电机仍保持步转速旋转，当定子磁场轴线与转子磁极轴线的夹

角增大并超过最大负载角，此时电机定子磁场与转子永磁体问的磁力将无法维持

负载平衡，使得转子脱离步转速发生失步。

现如今，永磁步电动机已经普遍应用到人们的生活中。永磁步电机由于其

结构简单、低功耗、性能高等优点已经广泛使用到工业领域及居民生活中。由于永

磁步电机广泛应用于各种生产和生活领域，因此要求电机在原有性能的基础上，

还要利用不的控制策略以完善和提高电机的性能指标。随着科技的发展，永磁

步电机的提升也逐渐变得势在必得，因此对永磁步电机的控制系统有着重要的

研究意义。

1.2国内外研究现状

1820年7月，丹麦物理学家奥斯特发现了〃电流的磁效应〃，研究出了电磁学e。

1821年英国著名物理学家法拉第做出了第一个用于实验电动机的模型，后来，又经

过40多年的长时间的理论研究与实践磨砺，终于成功使实验电动机在现代工业生

产和人们日常生活中已经开始小规模的推广使用。

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1831年法拉第用了十余年的艰苦时间深入实验室研究，在8月29日终