永磁同步电机开题报告材料

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。

N

S

A

B

A'B'

C

C'

as

bs

cs

ωψf

i s

θ

（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：

3||

2sin||()sin2

4

p s

e f q s q d

d q

N

T L L L

L L

ϕ

ϕδϕδ

⎡⎤

=--

⎣⎦

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L d 、L q 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I a，I p，用公式表示为：

I i ji

αβ

=+

Ia Iβ为a p轴上的两相

电流矢量，在A、B、C三相上的分量i。，i b，i c用i a，i B可表示为

13

22

13

22

a

b

c

i i

i i i

i i i

α

αβ

αβ

=

=-+

=--

Ia Ib Ic为A B C 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，