论文总字数：21908字

摘 要

永磁同步电机在我国的经济中的地位越来越重要，特别是随着现代电机理论和电力电子技术及计算机控制技术的发展，永磁同步电机不断得到改进，已经成为了一种结构简单、重量轻、体积小、效率高的热门应用电机，尤其是在低速，高负载的情况下，控制效果依然非常好，是异步电机所不能比拟的，与此同时又克服了直流电机的换向器和电刷问题，使得同步电机可以有很高的功率。

本文研究的是永磁同步电机的控制系统设计和仿真，介绍了永磁同步电机的基本结构和数学模型，以及控制系统的原理和设计过程。本文针对同步电机中具有代表性的凸极机，在忽略了一些使算法复杂度大大增加的因素基础上，对其内部电流、电压、磁通及转矩的相互关系进行了一系列定量分析，以此建立基于abc三相变量上的简化数学模型。应用坐标变换简化模型进行矢量控制。并应用matlab进行仿真，得到仿真数据进行分析。

关键词：永磁同步电机 坐标变换 矢量控制

PMSM Vector Control System Design and Simulation

Abstract

PMSM position is becoming increasingly important in ours economy, especially with the modern theory's development of the motor and power electronics technology and computer control technology, permanent magnet synchronous motors continuously improved, has become a simple, light weight, small size, high efficiency motor popular applications, particularly in the case of low-speed, high load, the control effect is still very good, is the induction motor can not be compared, but at the same time overcome the DC motor commutator and brush issues, such synchronous motors can have very high power.

In this paper,introduces the control system design and simulation of permanent magnet synchronous motor, and introduces the principle and basic structure of the design process and the mathematical model of permanent magnet synchronous motor. In this paper, a representative synchronous motor salient pole machine, ignoring some so greatly increased the complexity of the algorithm factors, a series of quantitative analysis of the relationship between its internal current, voltage, flux and torque, the establishment of simplified mathematical model based on the three-phase abc variable. Application of coordinate transformation simplified model of vector control. And applications matlab simulation, analysis the data that we obtained.

Key Words:PMSM；Coordinate transformation; vector control

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 电机学的基础定理 1

1.1.1 全电流定律 1

1.1.2电磁感应定律 1

1.2 永磁同步电机简介 2

1.2.1 永磁电机 2

1.2.2同步电机 2

1.2.3永磁同步电机的应用 3

1.3本章小结 4

第二章 同步电机基础 5

2.1同步电机基本结构和原理 5

2.1.1同步电机基本原理 5

2.1.2同步电机基本结构 5

2.2同步电机的运行特性 6

2.3同步电机功率和功角特性 6

2.3.1同步电机的功率传递过程 6

2.3.2同步电机功率方程式 7

2.3.3同步电机的功角特性 7

2.4本章小结 8

第三章 同步电机的调速 9

3.1同步电机的直接转矩控制 9

3.1.1直接转矩控制基本原理 9

3.1.2直接转矩控制的数学模型 9

3.2同步电机磁场定向控制 10

3.2.1 磁场定向控制简介 10

3.2.2磁场定向控制的原理 11

3.3本章小结 13

第四章 同步电机的数学模型和控制策略 14

4.1同步电机的数学模型 14

4.1.1同步电机在三相静止坐标下的数学模型 14

4.1.2同步电机在两相静止坐标下的数学模型 15

4.1.3同步电机在两相旋转坐标下的数学模型 16

4.2同步电机控制策略 17

4.2.1 控制 18

4.2.2双闭环控制系统结构和设计 20

4.3本章小结 24

第五章 同步电机matlab仿真 25

5.1 MATLAB仿真搭建 25

5.1.1控制系统结构 25

5.1.2控制系统模块仿真图 25

5.1.3 PMSM控制系统仿真模型 30

5.1.4仿真参数 31

5.2仿真结果及其分析 31

5.3本章小结 35

第六章 总结和展望 36

致 谢 38

参考文献 39

第一章 绪论

电机里最重要的关系就是电、磁、力三者的关系。研究电机的方方面面都要从这三者出发，三者的关系可以用三条定律来归纳，同步电机也不例外，为研究同步电机要先知道电机学的基础定理。本章主要介绍电磁定律和同步电机的背景。

1.1 电机学的基础定理

1.1.1 全电流定律

1820年，丹麦物理学家奥斯特在实验中发现了电流可以使磁针发生偏转，由此人们才发现电和磁是有联系的，打开了电和磁联系的大门，后来法国物理学家安培通过一些列实验，总结出了电流和磁场的关系，即全电流定律。

请支付后下载全文，论文总字数：21908字