永磁同步电机开题报告Word文档格式.docx

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通过检测逆变器输出的三相相电流以及逆变器直流侧电压，利用坐标变换和系统控制规律可计算出电机的定子磁链；

根据计算的磁链和实测的电流来计算电机的瞬时转矩；

再根据筇轴定子磁链来判别其位置所在的扇区；

速度调节器根据转速参考值和实际转速的偏差来确定转矩参考值，并与反馈转矩相比较，得到的偏差经滞环比较器得到转矩的控制信号，电机的转速可通过光电编码器获得，也可通过定子磁链的旋转速度估计得到，实现无速度传感器运行；

（1）PMSM

运用永磁同步电机（PMSM）可以节约能源，促进节能降耗目标的实现。

从PWM逆变器中出来的电流Ia，Ib，Ic，使PMSM产生转速，通过速度传感器的调节反馈给速度控制器。

下图为A、B、C三相坐标系中同步电机数学模型

PMSM电机物理模型

在图中，as、bs、cs为电机三相定子绕组的轴线，θ为转子d轴轴线与A相绕组轴线的夹角，ψf为转子永磁铁产生的过定子磁链，is为电机定子三相电流的综合矢量。

（2）PWM逆变器

利用逆变器中功率管的不同开关组合提供要求的开关矢量（电压矢量、电流矢量），实现对定子磁链和电磁转矩的直接而快速控制。

在直接转矩控制中应用较多的是三电平逆变器，它可以提供27种开关组合，为定子磁链矢量幅值和相位控制提供更多的控制自由度。

但值得注意的是交-直-交电压型逆变器含有大电容作为直流储能环节，造成逆变器体积大、重量重，而且不易维护。

（3）速度控制器 

速度调节器根据转速参考值和实际转速的偏差来确定转矩参考值，并与反馈转矩相比较，得到的偏差经滞环比较器得到转矩的控制信号r，电机的转速可通过光电编码器获得，也可通过定子磁链的旋转速度估计得到，实现无速度传感器运行.给定的转速量和PMSM反馈的转速量进行比较，由速度控制器处理得到转矩。

（4）转矩和磁链的计算

假设忽略电动机铁心的饱和，不计电动机中的涡流和磁滞损耗，转子无阻尼绕组。

则永磁同步电机在d－q轴系下的电压、磁链和电磁转矩方程[1]为：

式中，Ld、Lq分别为d轴和q轴电枢电感；

Rs为定子电阻；

ω为转子角速度；

ψs为定子磁链；

ψf为永磁体产生的磁链；

Te为电磁转矩；

Np为极对数；

δ为定、转子磁链之间的夹角，称转矩角；

p为微分算子，

。

式子表明转矩和转矩的变化与δ的变化存在复杂的非线性关系，直接转矩的基本思想是在保持定子磁链幅值不变的情况下，通过控制δ和δ的快速变化来实现对电机电磁转矩的有效控制。

（5）磁链调节

永磁同步电机在（x-y）坐标系的磁链方程为：

其中Ld、Lq为永磁同步电机轴主电感；

ψs为定子磁链幅值；

ψr为转子磁链幅值；

σ为定转子磁链

夹角。

从公式

（1）可以看出，电磁转矩由两部分组成：

第一部分是由永磁磁链产生的励磁转矩；

第二部分是由电机的凸极性引起的磁阻转矩。

故永磁同步电机的输出转矩与定子磁链幅值、转子磁链幅值及定转子磁链夹角σ的正弦值有关。

在PMSM的控制过程中，当忽略定子电阻时，定子磁链和转子磁链的夹角σ为负载角。

稳态时，相对于某一负载转矩，σ为一常量，定子磁链和转子磁链以同步速度旋转；

暂态时，σ为变量，定子磁链和转子磁链不以同步速度旋转。

由此可知，当保持定子磁链为恒定值，永磁同步电机的转矩随转矩角的变化而变化。

因为电机电磁的常数小，电机定子磁链旋转速度较转子旋转速度容易改变，从而，转矩角的改变可以通过改变定子磁链旋转速度和方向来实现。

因此，在实际运行中保持定子磁链的幅值为额定值，以充分利用电动机铁心，永磁同步电机转子磁链幅值一般为恒值，要改变电动机转矩的大小，可以通过改变定转子磁链夹角的大小来实现。

（6）坐标变化

对于同步电机来讲，矢量控制的目的是为了改善转矩控制性能，而最终实施是落到对定子电流（交流量）的控制上，由于在定子侧的各物理量都是交流量，其空间矢量以同步转速在空间旋转，对其调节、控制和计算均不方便。

因此，需要借助坐标变换的方法，使各物理量从静止坐标系转换到同步旋转坐标系，从同步旋转坐标系观察，电动机的各空间矢量就变成了静止矢量。

Clark变换是将三相静止坐标系A、B、C向两相静止坐标系α，β转换：

电流矢量，在a，p轴上的分量为Ia，Ip，用公式表示为：

IaIβ为ap轴上的两相

电流矢量，在A、B、C三相上的分量i。

，ib，ic用ia，iB可表示为

IaIbIc为ABC轴上的三相

矩阵形式为：

Park变换是将两相静止坐标系0、D向两相旋转坐标系d、q的转换。

三、作者已进行的准备及资料搜集情况

了解课题研究内容，查阅相关资料 

收集整理与课题相关的资料 

根据收集的资料，进行开题报告的撰写 

修改并完成开题报告 

完成外文翻译 

掌握永磁同步电机的工作原理及结构特点 

四、阶段性工作计划与预期研究成果

周次

工作内容

预定目标

1-2

翻译、撰写实习报告

文献翻译语句通顺流畅，实习报告内容具体充实且尽量与课题有关。

3-4

查阅文献资料，撰写开题报告

广泛了解与课题有关的文献资料，提出合理可行的设计方案，撰写的开题报告。

5-8

设计系统总体方案

着手进行系统详细设计方案的实施，并按时完成各阶段性设计任务。

9

期中检查

按时保量完成上述任务。

9-12

实现系统设计方案并测试运行

实现课题设计方案并进行有效测试，分析测试结果。

13-15

撰写毕业论文

撰写结构合理的毕业论文。

16

答辩

完成既定毕业设计，顺利通过答辩

预期研究成果

一到两周了解课题研究内容，对外文文献翻译基本流畅。

三到四周查阅相关资料 

根据收集的资料，进行方案的设计，开题报告的撰写 

五到八周修改并完成开题报告 

第九周完成上述的任务。

九到十二周开始编写程序，建立模块

十三到十五周开始写论文

十六周答辩

五、主要参考文献

参考文献 

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中国水利水电出版社，2009.

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机械工业出版社，2007.

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机械工业出版社，2010.

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六、指导教师审阅意见

签名

年月日