永磁同步电机弱磁调速

2021年2月1日发(作者：分析英语)

永磁同步电机弱磁调速控制文献阅读报告

专业：电气工程及其自动化

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学生班号

:

摘要

本篇论文是从阅读文献报告的角度来解读论文的。

< p>
稀土永磁同步电机早在上世纪七十年代就开始出现，

现在已被广泛使用，< /p>

其

具有重量轻、

体积小、

效率高、

弱磁扩速能力强等一系列优点，

成为航空、< /p>

航天、

武器装备、

电动汽车等领域重要发 展方向。

由于永磁同步电机磁场结构复杂，

使

< br>得计算准确度差，

磁极形状与尺寸的优化，

调速性能等都 是永磁电机设计的难点。

这些年来，

如何提高永磁同步电机恒功 率调速比的问题是研究的重点，

永磁电机

及其驱动器的设计成了 电机领域研究的热点课题。

本文主要研究内容是对内置式永磁 同步电机设计及弱磁性能的研究。

分析永磁同步电机

(PMSM)

数学模型的基础上，

通过阐述弱磁 调速的控制原理，

提出了一种基于电流调节的

PMSM

定子磁链弱磁控制算法，有效地拓宽了恒功率

调速比。

< br>并在

Matlab/Simulink

环境下，

构建了永磁同步电机弱磁控制系统的速

度和电流双闭环仿真模型。

仿真结果证明了该控制系统模型的有效性，

恒功率调

< br>速比达到了

4

：

1

< p>
，为永磁同步电机弱磁调速控制系统的设计和调试提供了理论

基础，有一定 的实际工程价值。

关键词

：

内置式；永磁电机；弱磁控制；电流跟踪算 法；仿真建模

目

录

目录

永磁同步电机弱磁调速控制文献阅读报告

......................... 1

一、

研究的问题

........... ............................................... 5

二、

研究方法

.

.................................................. ........... 5

2.1

永磁电机的数学模型

......................................... 5

2.2

弱磁调速原理

.

.................................. .................. 7

2.3

基于< /p>

Matlab

的

PMSM

弱磁控制系统仿真模型建立

.

................................................. ............................... 8

2.4

仿真结果

....................... .................................. 11

三、

解决效果

.

.................................................. ......... 13

3.1

结论

......................... ....................................... 13

3.2

感悟与体会

........ .............................................. 13

前言

本次 阅读文献报告的主要课题是研究对内置式永磁同步电机弱磁调速控制

的研究，

< p>
报告内容主要来自等，

在写作过程中也参考了一些关于永磁同步电机弱

磁调速控制方法设计以及弱磁性能研究等方面的资料现在从关注的问题、

所用的

研究方法及关注问题解决的效果三个方面来阐述报告内容。

< br>

一、

研

究的问题

近年来，随着稀土永磁材料和电子功率器件的发展，永磁同步电机获得了广

泛研究。

永磁同步电机较异步电机具有功率密度大、

转子发热量小、

结构紧凑等

优点，用永磁同步电机做主轴传动正在成为一个新的研究方向 。

普通永磁同步电机为了实现力矩随电流线性可控，一般将励 磁电流设为零，

这种控制策略将导致电机的最高转速不能超过额定转速，

转矩输出能力也不能满

足主轴电机的要求。

为了充分挖掘永磁同步电机的潜能，

总是需要并希望在额定功率下输出的 转

速尽可能高些，然而，在基速（注意：在直流母线电压达到最大值，也就是电机

输入电压最大且在额定转矩的情况下，

对应的转速被称为基速）

以上时，

如果磁

通保持不变，

电机的反电动势必将大于电机的最大输入电压，

造成电机绕组电流

的反向流动，

这在电机实际运行时是不允许的，

而弱 磁时，

磁通反比于定子频率，

使感应电动势保持常值而不随转速 上升而增加，

所以采用弱磁控制方可解决此类

问题，且永磁调速 系统具有体积小、节能、控制性能好，系统运行噪低、平滑度

和舒适性好等优点。

所以，此背景下，研究永磁同步电动机的弱磁调速系统具有重大意义 。

二、

研

究方法

2.1

永磁电机的数学模型

以二相导通星形三相状态为例，分析

PMSM

的数学模型及转矩特性。为建立永磁

同步电动机的转子轴（

dq

轴）数学模型，作如下假定：

（

1

）

三相绕组完全对称，

气隙磁场为正弦分布，

定子电流、

转子磁场分布对称；

（

2

）

忽略齿槽、换相过程和电枢反应等影响；

（

3

）

电枢绕组在定子内表面均匀连续分布；

（

4

）

磁路不饱和，不计涡流和磁滞损耗。

则三相绕组的电压平衡方程式可表示为

式中，

u

a

,

u

b

,

u

c

为定子绕组的相电压；

R

s

为定子每相绕组电阻；

i

a

,

i

b

,

i

c

为定子绕组相电流；

L

s

为定子每相绕组的自感；

M

为定子每相绕组的互感；

p

为微分算子

p=d/dt

；

?

f

为转子永磁体磁链；

θ

为转子位置角 ，即转子

q

轴与

a

相轴线的夹角。

因为三相绕组为星型连接，有

i

a

+

i

b

+

i

c

=0

< p>
，则式

(1)

可简化为：

式

(2)

为永磁同步电机在

abc

静止坐标系下 电压方程。利用坐标变换，把

abc

静

止坐标系变换到

dq

转子坐标系，得到相应的动态电压方程：< /p>