永磁同步电机矢量控制系统设计与仿真文献综述
2020-05-26 20:27:15
文 献 综 述 近年来 , 随着控制理论、 永磁材料和电力电子技术的 发展,由于永磁同步电机具有结构简单、体积小、效率高、功率因数高、转矩电流比高、转动惯量低、易于散热及维护保养等优点。
早期的永磁材料磁性能很低,永磁电机很快被电励磁电机所取代。
本世纪30年代和50年代,具有高剩磁Br的铝镍钴()和具有较高矫顽力的铁氧体(Ferrite)永磁材料的先后出现,给永磁电机带来了生机。
近几十年来,随着永磁材料的发展,计算机辅助设计技术的进步,以及控制技术和驱动电路等技术的进步,永磁同步电机(PMSM)的性能有了很大的提高。
一、永磁同步电机工作原理 永磁同步电机的原理如下: 在电动机的定子绕组中通入三相电流,在通入电流后就会在电动机的定子绕组中形成旋转磁场,由于在转子上安装了永磁体,永磁体的磁极是固定的,根据磁极的同性相吸异性相斥的原理,在定子中产生的旋转磁场会带动转子进行旋转,最终达到转子的旋转速度与定子中产生的旋转磁极的转速相等,所以可以把永磁同步电机的起动过程看成是由异步启动阶段和牵入同步阶段组成的。
二、机的数学特性: 2.1永磁同步电机的数学特性 先对永磁同步电机的转速进行研究,在分析定子和转子的磁动势间的转速关系时,假定转子的转速为n(r/min)所以转子的磁动势相应的转速也为n(r/min),所以定子的电流相应的频率是f=60/,因为定子旋转的磁动势的旋转速度是由定子上的电流产生的,所以应为 对于永磁同步电机的电压特性研究,可以利用电动机的惯例来直接写出它的电动势平 衡方程式 同步电机的功率而言,同样根据发电机的惯例能够得到永磁同步电机的电磁功率为 同步电机的转矩而言,在恒定的转速下1,转矩和功率是成正比的,所以可以得到以下 公式: 三、同步电机矢量控制技术背景和意义 PMSM 矢量控制系统是一种高性能的交流伺服系统[3]。
由于 PMSM 具有结构简单、体积小,重量轻、效率高、过载能力大、转动惯量小以及转矩脉动小等优点。
土永磁同步电机己经在航空航天多种型号中得到成功的应用,所以对稀土永磁同步电机控制系统的研究对国民经济和国防建设的发展都具有非常重大的战略价值[4]。
四、矢量控制技术简介 空间矢量控制方式的实质是将交流电动机等效为直流电动机,分别对速度,磁场两个分量进行独立控制。
通过控制转子磁链,然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量,经坐标变换(克莱克变换和帕克变换),实现正交或解耦控制[5]。