同步电动机矢量控制
汽车永磁同步电动机控制方法
汽车永磁同步电动机控制方法大家好呀！今天咱就来好好唠唠汽车永磁同步电动机的控制方法这事儿。
汽车永磁同步电动机可是汽车动力系统里的关键家伙，控制好了它，那汽车的性能就能更上一层楼啦。
下面咱就来具体看看有哪些控制方法哈。
一、矢量控制法。
矢量控制法就像是给电动机装上了一个超级智能的导航系统。
它的核心思路呢，就是把电动机的电流分解成两个部分，一个是用来产生磁场的励磁电流，另一个是用来产生转矩的转矩电流。
这样一来，咱就可以像控制两个独立的变量一样，对电动机的磁场和转矩进行精准的控制啦。
比如说，当汽车需要加速的时候，咱就可以通过调整转矩电流，让电动机输出更大的转矩，让汽车“嗖”地一下就跑起来。
而当汽车在高速行驶的时候呢，咱可以适当调整励磁电流，让电动机的磁场更稳定，这样汽车就能更平稳地跑啦。
这种控制方法的优点就是控制精度高，响应速度快，就像给汽车装上了一双敏锐的眼睛和一双灵活的脚，让它能根据不同的路况和驾驶需求做出快速准确的反应。
不过呢，矢量控制法也有它的小缺点。
它对电动机的参数依赖性比较强，如果电动机的参数发生了变化，比如说因为温度升高导致电阻变化了，那控制效果可能就会受到一些影响。
这就好比导航系统的地图数据不准确了，那导航可能就会出点小岔子。
所以在实际应用中，咱还得经常对电动机的参数进行监测和修正，确保矢量控制法能一直发挥出它的最佳效果。
二、直接转矩控制法。
直接转矩控制法呢，就像是一个直来直往的实干家。
它直接对电动机的转矩和磁通进行控制，不需要像矢量控制法那样进行复杂的坐标变换。
这种控制方法的优点就是结构简单，动态响应快。
想象一下，当汽车突然遇到一个陡坡需要爬坡的时候，直接转矩控制法就能迅速地调整电动机的转矩，让汽车轻松地爬上坡去，就像一个大力士一样。
而且它的控制算法相对简单，实现起来也比较容易，成本也比较低。
这对于汽车制造商来说，可是个不小的优势呢。
但是呢，直接转矩控制法也有它的不足之处。
它的转矩脉动比较大，就好像汽车在行驶过程中会时不时地抖一下，这会影响到汽车的乘坐舒适性。
三相永磁同步电机(PMSM)矢量控制建模与仿真
目录1 引言 (1)1.1 课题的背景与意义 (1)1.1.1 课题背景 (1)1.1.2 课题意义 (1)1.2 永磁电机发展概况 (1)2 机电能量转换和拉格朗日方程 (2)2.1 机电能量转换 (2)2.2 三相同步电机电磁转矩 (7)2.3 拉格朗日方程 (9)3 三相永磁同步电机的数学模型 (11)3.1 三相PMSM的基本数学模型 (11)3.2 三相PMSM的坐标变换 (13)3.2.1 Clark变换 (13)3.2.2 Park变换 (14)3.3 同步旋转坐标系下PMSM的数学模型 (14)4 三相永磁同步电机的矢量控制 (16)4.1 转速环PI调节器的参数整定 (16)4.2 电流环PI调节器的参数整定 (17)4.3 三相PMSM矢量控制系统的仿真 (19)4.3.1 仿真建模 (19)4.3.2 仿真结果分析 (22)总结 (23)参考文献 (23)三相永磁同步电机矢量控制建模与仿真摘要：永磁同步电机具有体积小、效率和功率因数高等优点，因此越来越多的应用在各种功率等级的场合。
永磁同步电机的控制是永磁同步电机应用的关键技术，永磁同步电机的结构特点使得采用矢量控制系统有很大的优势。
本文首先分析了永磁同步电机矢量控制的发展概况，然后从机电能量转换的角度出发，解释三相永磁同步电机的机电能量转换原理，推导拉格朗日运动方程。
此外，列写出永磁同步电机在三相静止坐标系和dq坐标系下的数学模型。
基于Simulink建立了转速电流双闭环矢量控制系统的仿真模型，通过对仿真结果分析，验证了永磁同步电机矢量控制系统性能的优越性。
关键词：永磁同步电机，矢量控制，Simulink1 引言1.1 课题的背景与意义1.1.1 课题背景交流电机的控制性能在磁场定向矢量控制技术提出后才有了质的飞跃。
磁场定向矢量控制技术采用的是励磁电流和转矩电流的解稱控制，兼顾磁场和转矩的控制，克服了交流电机自身耦合的缺点。
详解永磁同步电机矢量控制
永磁同步电机矢量控制
由于永磁同步电机(PMSM)在诸多方面的优势，在控制领域引起了极大的兴趣。
矢量控制的基本思想[4-5]是在普通的三相交流电动机上设法模拟直流电动机转矩控制的规律。
按磁场定向坐标,将电流矢量分解成产生磁通的励磁电流分量和产生转矩的转矩电流分量,并使两分量互相垂直,彼此独立,然后分别进行调节。
这样交流电动机的转矩控制。
从原理和特性上就和直流电动机相似了。
矢量控制的目的是为了改善转矩控制性能．而最终仍然是对定子电流的控制。
由于在定子侧的各物理量,如电压、电流、电动势、磁动势都是交流量,其空间矢量在空间以同步转速旋转,调节和控制都不容易。
因此需要借助于坐标变换,使各物理量从静止坐标系转换到同步旋转坐标系,这时各空间矢量就都变成了直流量。
电流矢量分解成产生磁通的励磁电流分量i d和产生转矩的转矩电流分量i q,如图2所示,这样转矩和被控量定子电流之间的关系就一目了然。
图2.转矩和被控量定子电流之间的关系
永磁同步电机的矢量控制系统由四部分组成：1．位置、速度检测模块；2．速度环,电流环PI控制器；3．坐标变换模块；4．SVPWM模块和逆变模块。
控制过程为：速度给定信号指令与检测到的转子速度相比较,经速度控制器的调节,输出I指令信号(电流控制器得给定信号)。
同时,经过坐标变换后,定子反馈的三相电流变为i d,i q,通过电流控制器使：i d=0,i q与给定的i∗q相比较后,经过电流调节器的输出为d,q轴的电压,经Park逆变换后为α、β电压。
通过SVPWM模块输出六路PWM驱动IGBT．产生可变频率和幅值的三相正弦电流输入电机定子。
永磁同步电机矢量控制
2.电压空间矢量PWM 的基本原理交流电动机输入三相正弦电流的最终目的是在电动机空间形成圆形旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩，将逆变器与电动机视为一个整体，以圆形磁场为目标来控制逆变器工作，这种控制方法称作“磁链跟踪控制”，磁链轨迹的控制是通过交替使用不同的电压空间矢量实现的。
与直接的SPWM 技术相比，SVPWM 算法的优点主要有：1、SVPWM 优化谐波程度高，消除谐波效果好，可以提高电压利用率。
2、SVPWM 算法提高了电机的动态响应速度，同时减小了电机的转矩脉动。
3、SVPWM 比较适合于数字化控制系统。
如图1所示，A 、B 、C 分别表示在空间静止的电动机定子三相绕组的轴线,他们在空间上互差2π⁄3，三相定子相电压u a 、u b 、u c 分别加在三相绕组上，可以定义三个定子电压空间矢量U A (t)、U B (t)、U C (t),他们在时间上互差2π⁄3，并且在各自轴线上按正弦规律变化。
U A (t )=U m cos (ωt )U B (t )=U m cos(ωt−2π/3)U C (t )=U m cos(ωt +2π/3)A(e j 0)图2.1 电压空间矢量可以得到三相电压合成矢量为：U s =U A (t )+U B (t )e i2π/3+U C (t )e −i2π/3=32U m e ωt+π/2 从上式中可以看出，电压空间矢量U s 是以角速度ω逆时针旋转的一个电压矢量，其幅值为相电压幅值的1.5倍。
又当电动机转速较高时，由定子电阻所引起的压降可以忽略不计，则定子合成电压与合成磁链空间矢量之间的关系可以写为：u s =dψsdt当电动机有三相平衡正弦电压供电时，电动机定子磁链幅值恒定，其空间矢量以恒速旋转，磁链矢量顶端的运动轨迹为圆形。
将ψs =ψs e iωt+iφ代入上式可以得到u s =ωψs e i(ωt+φ+π/2)由上式知u s 的方向与磁链矢量ψs 正交，当磁链矢量在空间旋转一周时，电压矢量也连续的按磁链圆的切线方向运动2π弧度，因此电机旋转磁场轨迹问题可以转化为电压空间矢量的运动轨迹问题。
永磁同步交流电机矢量控制系统的离散模型与连续模型
永磁同步交流电机矢量控制系统的离散模型与连续模型摘要本文主要探讨了永磁同步交流电机（P MSM）矢量控制系统的离散模型与连续模型。
首先介绍了PM SM的基本原理和矢量控制的背景，然后详细讲解了P MS M的离散模型和连续模型的建立方法，并给出了具体的数学公式和推导过程。
最后通过仿真实例对比了离散模型和连续模型之间的性能差异，验证了模型的有效性。
1.引言随着现代工业的发展和对高性能电机的需求，永磁同步交流电机成为了越来越重要的一种电机类型。
矢量控制是目前最常用的永磁同步电机控制方法之一，它通过精确控制电机的电流和转子位置，实现了电机的高效能运行。
在矢量控制系统中，离散模型和连续模型是两种常见的模型表示方法，本文将对它们进行详细介绍和比较。
2.永磁同步交流电机的基本原理和矢量控制背景2.1永磁同步交流电机的基本原理永磁同步交流电机是一种利用永磁体产生磁场，与电动机转子上的磁场进行交互作用，从而实现转矩输出的电机。
它具有高效率、高功率密度和响应速度快等特点，广泛应用于工业领域。
2.2矢量控制背景矢量控制是控制电机转子磁场和电流矢量，使得电机具有类似直流电机的性质，从而实现高效率和高性能的控制方法。
通过矢量控制，可以实现电机转速和转矩的精确控制，提高电机的响应速度和运行效率。
3.离散模型的建立3.1离散模型的基本原理离散模型是将连续时间系统转化为离散时间系统的一种模型表示方法。
对于永磁同步交流电机的离散模型，我们需要确定离散化的采样周期和采样时间间隔。
3.2离散模型的建立方法通过对永磁同步交流电机的连续模型进行数学推导和离散化处理，可以得到其离散模型。
离散模型包括转子位置和速度估计等关键参数，它们是实现矢量控制的基础。
4.连续模型的建立4.1连续模型的基本原理连续模型是对永磁同步交流电机系统在连续时间范围内的一种精确描述。
通过对电机的物理特性和运动方程进行建模，可以得到其连续模型。
4.2连续模型的建立方法利用电机的动态方程和瞬时功率平衡方程，可以推导出永磁同步交流电机的连续模型。
永磁同步电动机矢量控制
永磁同步电动机矢量控制永磁同步电动机是一种新型的高性能电机，具有高效率、高功率密度、高转矩密度等特点，在工业和交通领域有广泛应用。
矢量控制是一种高级的控制方法，可以实现电机的高精度运行和性能优化。
本文将介绍永磁同步电动机矢量控制的结构和方法。
永磁同步电动机的结构包括永磁转子、定子绕组和控制器等几个部分。
永磁转子由永磁体和转子绕组组成，永磁体产生一个恒定的磁场，而转子绕组用于传导电流。
定子绕组是通过变频器提供的三相电流激励，产生旋转磁场。
控制器则根据电机的位置、速度和负载要求等信息，调节电机的电流和控制策略，实现对电机的控制。
永磁同步电动机的矢量控制方法主要包括电流控制、转子磁链观测、速度和位置估算等几个步骤。
电流控制是通过控制器提供的电流指令，调节电机的电流大小和相位，使电机的磁场与转子磁场同步，实现最大力矩输出。
转子磁链观测则通过计算电机的电流与磁场之间的关系，实时估算转子的磁链大小和位置，用于后续的控制。
速度和位置估算则是通过测量电机的转子位置和速度，采用信号处理和滤波算法，推算出电机的实际运行状态，用于控制器的反馈。
在矢量控制中，还可以应用一些高级控制技术，如预测控制、自适应控制和模型预测控制等，以进一步提高电机的性能和动态响应。
预测控制通过模型预测电机的状态和负载要求，优化控制策略，实现最佳性能。
自适应控制则是通过实时调节控制器的参数，使控制器能够适应电机的变化，提高控制性能。
模型预测控制则是通过建立电机的动态数学模型，预测未来一段时间的状态和输出，以实现最佳的控制性能。
综上所述，永磁同步电动机矢量控制是一种高级的电机控制方法，能够实现对电机的高精度控制和性能优化。
通过控制电机的电流和磁场，在不同的工况下实现最大力矩输出和高效能运行。
未来，随着控制算法和硬件技术的不断发展，永磁同步电动机矢量控制在各个领域将有更广泛的应用。
永磁同步电机的控制方法
永磁同步电机的控制方法
永磁同步电机是一种常见的电动机型号，具有高效、能耗低等优点，在不少领域广泛应用，如空调、洗衣机、汽车等。
为了使电机工作更加稳定、可靠，需要对其进行控制，本文将介绍几种常见的永磁同步电机控制方法。
一、矢量控制方法
矢量控制方法也称为矢量调速，是对永磁同步电机进行控制的一种较为复杂的方法。
通过对电机的磁场和电流进行精细控制，可以实现电机速度和转矩的精准调节。
具体实现时，需要提取电机转子位置，进行磁场定向控制。
二、直接转矩控制方法
直接转矩控制方法是对电机电流进行直接调节的方法，可以实现对电机转矩的调节。
该方法操作简单，但控制效果较为粗糙，容易造成电机振动和噪音。
三、电压向量控制方法
电压向量控制方法通过调节电机的电压和相位，控制电机的速度和转矩。
该方法比直接转矩控制方法更加精准，但控制难度较大，计算量较大。
四、滑模控制方法
滑模控制方法是近年来发展的一种新型控制方法，可以实现低成本、高效率的电机控制。
该方法借助滑模变量实现对电机转速和转矩的控制，具有控制精度高、响应速度快等优点。
五、解析控制方法
解析控制方法也是近年来发展的一种新型控制方法，该方法是通过解
析电机的动态特性，设计控制器实现对电机的精准控制。
该方法适用于大功率电机控制，但计算量较大，难度较高。
以上是几种常见的永磁同步电机控制方法，不同的方法具有不同的特点和适用范围，需要根据实际情况选择合适的控制方法。
随着科技进步和工业发展，永磁同步电机控制技术也将不断进步和发展。
永磁同步电机的矢量控制原理
永磁同步电机的矢量控制原理
交流永磁同步电机采用的是正弦波供电方式，它可以消除方波电流突变带来的转矩脉动，其运行稳，动，静态特性好，但控制也比无刷直流电机复杂，需要采用矢量控制技术。
正弦波和方波的区别在于正弦波电流的瞬时值随相位变化。
交流永磁同步电动机的理
想状态是使定子绕组的电流在转子磁场强度最大的位置达到最大，从而使电动机在相同的
输入电流下获得最大的输出转矩。
为了实现这一目标，必须同时控制定子电流的幅值和相位。
振幅和相位构成电流矢量，因此这种控制称为“矢量控制”。
为了对交流电机实施矢量控制，首先需要建立电机的数学模型。
根据矢量控制的理论，交流永磁同步电机的数学模型可以按照以下步骤建立。
① 将三相定子电流合成为统一的合成电流。
②将定子合成电流分解为两相正交流电，完成电流的3-2变换。
③ 将定子坐标系中的两相正交流电转换为定子坐标系。
④ 转子坐标系下的定子电流
平衡方程。
⑤根据转子磁场与定子电流的正交分量建立电机的运行方程。
现代电机控制技术第3章三相永磁同步电动机矢量控制课件
2
PMSM 的转子结构，按永磁体安装形式分类，有面装式、插入式和内装式三 种，如图 3-1、图 3-2 和图 3-3 所示。
图 3-1 面装式转子结构
图 3-2 插入式转子结构
图 3-3 内装式转子结构
(3-2) (3-3)
A LA LAB LAC iA fA
B LBA LB LBC iB fB
C
LCA
LCB
LC
iC
fC
(3-4)
式中， fA 、 fB 和 fC 分别为永磁励磁磁场链过 ABC 绕组产生的磁链。 11
同电励磁三相隐极同步电动机一样，因电动机气隙均匀，故 ABC 绕组
Lm1
1 2
Lm1
1 2
Lm1
Ls Lm1
1 2
Lm1
1 2
Lm1
1 2
Lm1
Ls Lm1
iA iB iC
fA fB fC
式中， A
(Ls
Lm1 )iA
1 2
Lm1
(iB
iC ) fA
。
(3-7)
12
若定子三相绕组为 Y 接，且无中线引出，则有iA iB iC 0 ，于是
将矢量图直接转换为 A 相绕组的相量图，或者反之。这一结论同样适用 于
PMSM，因此可将图 3-9a 所示的矢量图直接转换为 A 相绕组的相量图，如图
3-9b 所示。
17
a) 稳态矢量图
b) 相量图
图3-9 面装式PMSM矢量图和相量图
18
此时，可将式(3-17)直接转换为
U s Rs Is jωs Ls Is jωsΨ f Rs Is jωs Ls Is jωs Lm If Rs Is jωs Ls Is E0
PMSM同步电动机矢量控制
矢量控制能够实现对电机的精确控制，具有较高的动态性能和稳态精度。同时， 矢量控制能够有效地抑制转矩波动，减小转矩脉动。
局限性
矢量控制需要精确的电机参数和准确的传感器测量，增加了系统的复杂性和成 本。此外，矢量控制对于电机参数的变化较为敏感，参数变化可能导致控制性 能下降。
03
PMSM同步电动机的矢 量控制策略
数据处理
对采集到的数据进行滤波、去噪、 归一化等处理，提取有用的信息 进行分析。
数据分析
利用分析软件对处理后的数据进 行分析，研究矢量控制策略对 PMSM同步电动机性能的影响。
实验结果与结论
结果展示
通过图表、曲线等形式展示实验结果， 直观地反映矢量控制策略对PMSM同 步电动机性能的影响。
结论总结
基于直接转矩控制的矢量控制策略
总结词
基于直接转矩控制的矢量控制策略是一种先进的控制方法，通过直接控制电机的输出转 矩和磁通来实现对PMSM同步电动机的高性能控制。
详细描述
基于直接转矩控制的矢量控制策略采用离散的时间采样方法，通过检测电机的输出转矩 和磁通状态，直接调节电机的输入电压或电流，实现对电机输出转矩和磁通的快速、精 确控制。这种控制方法具有响应速度快、动态性能好等优点，适用于高性能的伺服系统
基于磁场定向的矢量控制策略
总结词
基于磁场定向的矢量控制策略是PMSM同步电动机中最常用的控制策略之一，通过控制励磁和转矩电流分量，实 现对电机磁场的解耦控制。
详细描述
基于磁场定向的矢量控制策略通过将PMSM的电流分解为与磁场方向正交的励磁电流和与磁场方向一致的转矩电 流，实现了对电机磁场的完全解耦控制。通过调节励磁和转矩电流分量，可以独立地控制电机的磁通和转矩，从 而实现高性能的调速控制。
基于MATLAB永磁同步电动机矢量控制
基于MATLAB永磁同步电动机矢量控制仿真姓名：学号：基于MATLAB永磁同步电动机矢量控制1 永磁同步电动机的简介永磁同步电动机（PMSM）的转子采用永久磁钢励磁，目前多采用钐钴合金等稀土永磁材料。
由于无需电流励磁，不要电刷和滑环，因此体积小、结构简单、使用方便、可靠性高，同时具备同步电动机功率因素高、无转差损耗等特点。
永磁同步电动机转子结构灵活多样，不用的转子结构往往带来自身性能上的特点，因而永磁同步电动机可根据需要使用不同的转子结构形式，其在一定的功率范围内，可以比电磁式同步电动机具有更小的体积和重量。
永磁同步电动机的分类也多种多样，按工作主磁场的方向不同分为径向磁场式和轴向磁场式；按电枢绕组位置的不同可分为内转子式和外转子式；按供电频率控制方式的不同可分为他控式和自控式；按反电动势波形的不同，可分为正弦波永磁同步电动机和梯形波永磁同步电动机。
本为主要研究正弦波永磁同步电动机矢量控制调速系统，因此以下的永磁同步电动机均指正弦波永磁同步电动机。
2 永磁同步电动机的数学模型永磁同步电动机是利用定子的三相交流电流和永磁转子的磁场互相作用所产生的电磁转矩来带动电机转子转动的。
当定子电流的频率固定时，转子的转速也是固定的，并且与该频率成正比:fPn（2-1）(min)60r//m其中n 是同步转速，f 是定子电流频率，Pm 是永磁同步电动机极对数。
改变电机转速需要变化定子电流频率，也就是要采用变频器对永磁同步电动机供电。
同时为了防止失步，必须保证电机转子的角频率与定子电源频率同步。
根据交流电机矢量控制原理，为了找出电机的控制规律，建立易于实现控制的数学模型，需要建立一个与永磁同步电动机转子同步旋转的d-q 坐标系，让d 轴与转子磁极重合，把永磁同步电动机定子的各参量都转化到d-q 旋转坐标系下。
假设电机是线性的，电机参数不随温度等外界条件变化而变化，忽略磁滞、涡流损耗，并认为转子无阻尼绕组，那么基于d-q 坐标系下的永磁同步电动机定子磁链方程为:d d d i L ψψ+= q q q i L =ψ （2-2）式中，r ψ为转子磁钢在定子上的耦合磁链，d L q L 分别为永磁同步电动机的直、交轴主电感;， d i , q i 分别为定子电流矢量的直(d)轴、交(q)轴分量。
永磁同步电动机两种矢量控制方式的仿真研究
2 转子磁场定向下的永磁同步电动机数学模型
永磁同步电动机是交流同步调速系统的主要环节，分 析其数学模型对把握其调速特性尤为重要。取转子永磁体基 波励磁磁场轴线为 d 轴，q 轴顺着旋转方向超前 d 轴 90 度 电角度，dq 轴系随同转子以电角度ωr 一道旋转，它的空间 坐标以 d 轴与参考轴 as 间的电角度θr 来表示，则理想永磁
通过 MATLAB 语言中的 Simulink 和 Power System Block 模块建立了控制系统的仿真模型，并将
得出的仿真结果进行了分析比较。
关键词: 永磁同步电机; 矢量控制; 仿真
中图分类号：TP391.9
文献标识码: A
Simulation of Permanent Magnet Synchronous Motor Using Two Vector Control Methods
PMSM 测量
图 5 转子磁场定向前馈型矢量控制电路仿真
4.3 永磁同步电机反馈型矢量控制
反馈型矢量控制又名直接型矢量控制，这类控制系统 也有多种组成方案，图 6 仅是其中一种方案的 MATLAB 仿真模型。图中最关键的部分是磁通运算器，用 simulink 建立了磁通运算器模块如图 7 所示。根据永磁同步电机在 同步旋转 d,q,0 坐标系中的电压方程，将检测到得两相定 子电流和电压用于计算磁链参数，于是可以得到 d,q,0 坐 标系的磁链ψ d 和ψ q ，经过矢量合成可以得到全交链磁通
GU Guang-xu, DENG Zhi-quan
(Department of Electrical Engineering, Yancheng Institute of Technology, Yancheng 224003, China)
永磁同步电动机电流环矢量控制文档
永磁同步电动机的数学模型和矢量控制1.坐标变换原理（1）坐标系介绍三种：三相静止坐标系（abc）、两相静止坐标系（αβ）以及同步旋转坐标系（dq）（2）坐标变换主要目的是为了将交流电机的物理模型等效地变成直流电机的物理模型，使控制大大简化。
不同电机模型等效的原则是：在不同坐标系下产生的磁动势相同。
三相静止坐标系与两相静止坐标系之间转换为方便起见，取α轴与A轴重合，设三相系统每相绕组的有效匝数为N3，两相系统每相绕组的有效匝数为N2，各相磁动势均为有效匝数及其瞬时电流的乘积。
交流电流的磁动势大小随时间耳边，图中磁动势矢量的长短是任意画的。
设磁动势波形是正弦分布，当三相磁动势与两相磁动势相等时，两套绕组瞬时磁动势在α、β上的投影应当相等。
为了便于求反变换，最好将变换阵表示成可逆的方阵。
为此，在两相系统上人为地增加一相零轴磁动势N2i，并定义为将以上三式合在一起，写成矩阵形式，得式中是三相坐标系变换到两相坐标系的变换阵。
满足功率不变条件时应有显然，两矩阵的乘积应该为单位阵，由此求得这就是满足功率不变约束条件时的参数关系。
由此得到在实际电机中并没有零轴电流，因此实际的电流变换式为如果三相绕组是星形不带零线接法则整理得●两相静止/两相旋转变换●由三相静止坐标系到任意两相旋转坐标系上的变换2.永磁同步电动机的数学模型当永磁同步电动机的定子通入三相交流电I时，电枢电流在定子绕组电枢电阻RS 上产生电压降IR。
由三相交流电流I产生的旋转电枢磁动势Fa，及建立的电枢磁场aφ，一方面切割定子绕组并在定子绕组中产生感应反电动势a E，另一方面以电磁力拖动转子以同步转速n旋转。
电枢电流I还会产生仅与定子绕组相交链s的定子绕组漏磁通。
并在定子绕组中产生感应漏电动势Eσ。
此外转子永磁极产生的磁场0φ以同步转速切割定子绕组，从而产生空载电动势0E。
因此永磁同步电动机运行时的电磁关系如下所示：该变换将转子两相旋转坐标系中的量直接变换到定子三相静止坐标系中，对电流、电压、磁链都适用、由此可得：由转矩方程可以看出来，永磁同步电机的电磁转矩基本上决定于定子交轴电流分量和转子次梁。
面装式永磁同步电动机的矢量控制
( 3V V 0)
扇区号的确定
假设下列变量：
Va V
V 3 Vb V 2 2
V 3 Vc V 2 2
扇区号的确定
假设下列函数：
A sign(Va )
B sign(Vb ) C sign(Vc )
sign(x)为符号函数，若x>0，则sign(x)=1， 若x<0，则sign(x)=0
β
5 4
1
V6 110
V4 100
V3 011
6
3 2
α
V5 101
V1 001
空间电压矢量图
V6 110
Vref
T6V6
V
T4V4 T T
60
V4 100
V
参考电压矢量合成
Vref T V4T4 V6T6 V0T0
T T4 T6 T0
T6
T 3 V VDC
T0 T T4 T6
T: PWM周期 T4: 空间电压矢量V4的作用时间 T6: 空间电压矢量V6的作用时间
各扇区相邻两矢量作用时间
扇区 1 扇区 2 扇区 3
T 2VDC T T2 2VDC T T5 2VDC T6
3V 3V 3V 3V 3V 3V
扇区 5
120 arctgV / V 180
扇区 扇区 0 arctgV / V 60 6 3
240 arctgV / V 300
扇区判断条件
V 0 V 0
扇区1
3V V 0
3V V 0
扇区4
扇区号的确定
永磁同步电机最大风能捕获,矢量控制原理公式。
永磁同步电机最大风能捕获,矢量控制原理公式。
永磁同步电机（PMSM）是一种常见的电机类型，具有高效、高精度和快速响应的特点。
矢量控制是永磁同步电机的一种常见控制策略，它通过对电机的电流和电压进行解耦控制，实现对电机转矩的高效控制。
最大风能捕获通常是指风力发电系统中，通过控制风力发电机组的运行状态，使得风能得以最大程度地转化为电能。
具体来说，当风吹向风力发电机时，风能将带动风力发电机旋转，进而通过发电机将机械能转化为电能。
为了实现最大风能捕获，需要对发电机的转速和功率进行控制，使得发电机在最佳状态下运行，从而最大化风能转化为电能。
矢量控制原理公式如下：
1. 定义：矢量控制是一种通过坐标变换将三相交流电机转化为直流电机进行控制的策略。
2. 公式：假设电机三相电流为ia、ib、ic，将它们通过Clarke变换转换为
dq坐标系下的电流Id、Iq，然后通过Park变换转换为同步旋转坐标系下
的电流Iα、Iβ。
通过控制Id、Iq或Iα、Iβ，可以实现电机的转矩和磁通解
耦控制。
3. 目的：矢量控制的目的是通过解耦控制，实现对电机转矩的高效控制，从而提高电机的性能和效率。
需要注意的是，具体的矢量控制算法和实现方式可能因不同的电机和控制策略而有所差异。
在实际应用中，需要根据具体的电机和控制需求进行相应的设计和优化。
永磁同步电机矢量控制原理
永磁同步电机矢量控制原理1.永磁同步电动机简介永磁式同步电动机结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高，和直流电机相比，它没有直流电机的换向器和电刷等缺点。
和其他类型交流电动机相比，它由于没有励磁电流，因而效率高，功率因数高，力矩惯量比较大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好；但它与异步电机相比，也有成本高、起动困难等缺点。
和普通同步电动机相比，它省去了励磁装置，简化了结构，提高了效率。
永磁同步电机矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的调速或定位控制，因此永磁同步电机矢量控制系统引起了国内外学者的广泛关注。
近些年，人们对它的研究也越来越感兴趣，在医疗器械、化工、轻纺、数控机床、工业机器人、计算机外设、仪器仪表、微型汽车和电动自行车等领域中都获得应用。
1.1 永磁同步电机系统的结构永磁同步电机的基本组成：定子绕组、转子、机体。
定子绕组通过三相交流电，产生与电源频率同步的旋转磁场。
转子是用永磁材料做成的永磁体，它在定子绕组产生的旋转磁场的作用下，开始旋转。
深圳市伊瑞软件技术有限公司是一家致力于变频器方案、伺服驱动器技术方案、步进驱动、可编程控制器技术方案、电梯一体机技术方案，并且为客户提供系列化的解决方案于一体的综合性高新科技企业。
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本公司方案已经用于国内大中型生产企业，其生产的产品广泛应用与电梯、起重、机床、金属制品、电线电缆、塑胶、印刷包装、纺织化纤、建材、冶金、煤矿、市政、汽车等行业等行业。
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与 角无关，所以它们的自感和互感都保持常数值。
March 21, 2020
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1. 磁链方程
A =LAAiA LABiB LACiC LAf if LADiD LAQiQ
B =LBAiA
LBBiB
LBCiC
LBf if
LBDiD
LBQiQ
8.1.1 励磁同步电动机的特点
同步电动机与异步电动机之间主要差别：
60
（1）定子电源的频率与同步电动机的转速之间存在着确定的关系 n1 p f1 。 （2）同步电动机可以在任何功率因数（超前、滞后或者1）下运行。 （3）励磁同步电动机的转子可能为凸极或隐极结构，在分析时不得不采用双反应原理。 （4）励磁同步电动机电磁关系变得十分复杂。
q
图8-2 凸极同步电动机的单位面积气隙磁导
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设 为转子直轴与定子A相轴线间的夹角，仿照异步电动机中自感的定义方法， 励磁凸极同步电动机三相定子绕组的自感为
LAA Ls0 Ls2 cos2
LBB Ls0 Ls2 cos2( 120o)
uPψRi
（8-14）
式中，u s 和u r 分别为定、转子绕组的电压列矩阵；u 为整个
电机的电压列矩阵；R s 和R r 为定、转子绕组的电阻矩阵；R
为整个电机的电阻矩阵。
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3. 转矩方程 参照异步电动机电磁转矩的推导方法，得
T
p
LDC LQC
LDf 0
LDD 0
0 LQQ
iD iQ
或
ψs ψr
=
Ls Lrs
Lsr is
Lr
ir
或
ψ Li
(8-2)
（8-3） （8-4）
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2.电压方程 同步电动机定子三相绕组的电压方程为：
uA
R siA
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8.1.2 在ABC坐标系下的数学模型
q B
iQ
图8-1是凸极励磁同步电机的示意 图。
N
按照电动机惯例规定的正方向， 可列出ABC坐标系下同步电动机
1.磁链方程
iD
S
d
if
A
2.电压方程 3.转矩方程。
C
图8-1 是凸极励磁同步电机的示意图
LCC Ls0 Ls2 cos2( 120o)
（8-6）
励磁凸极同步电动机三相定子绕组之间的互感为
LAB LBC
LBA LCB
LLm m00LLm m22ccooss22(120o)
LCALAC Lm0Lm2cos2(120o)
（8-7）
上式中， Ls0 为电感的恒定分量， Ls2 为电感的二次谐波幅。
用矩阵形式表示时，可以写成
A LAA LAB LAC LAf LAD LAQ iA
B
LBA
LBB
LBC
LBf
LBD
LBQ
iB
C f
LCA L fA
LCB L fB
LCC L fC
LCf L ff
LCD
LCQ
iC
LfD 0 if
D Q
LDA LQA
LDB LQB
LBD
LDB
LsD
cos(
120o
)
LCD
LDC
LsD
cos(
120o
)
( 8-9)
LAQ LBQ
LQA LQB
LsQ LsQ
sin sin(
120o
)
LCQ
LQC
LsQ
sin(
120o
)
（8-10）
式中， Lsf 、 LsD 、 LsQ 分别为定子一相绕组与转子各绕组间互感的幅值。 由于转子励磁绕组与阻尼绕组同在转子上，相互之间保持相对静止，且
下面先对定、转子绕组的自感和互感进行定
义：
q轴
d轴
q轴
对于理想的凸极同步电动机，以直轴作
为坐标原点O时，在距离原点的 电角
度处，单位面积的气隙磁导 可以表示为
O
m m 0 m 2co s2（8-5）
m2
式中， m 0 为气隙磁导的平均值； m 2 为气隙磁导的二次谐波幅值。
m0
d
1 2
iA2
LAA
1 2
iB2
LBB
1 2
iC2
LCC
iAiB
LAB
iBiC
LBC
iCiA
LCA
p iAif
LAf
iBif
LBf
iCif
LCf
iAiD
LAD
iBiD
LBDΒιβλιοθήκη iCiDLCDd A
dt
式 为中定R 子s，u每A、 相u的B、 电u阻C分。别为定子各相的端电压；u B
R siB
d B dt
uC
R siC
d C dt
励磁绕组和阻尼绕组的电压方程为：
式中，u f 为励磁绕组所加的电压；阻尼绕 组自身为短路，故其端电0；R f 、R D 、R Q 分别为励磁绕组和直轴、交轴阻尼绕组 的电阻。
第8部分 同步电动机矢量控制系统
March 21, 2020
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简介
• 8.1 励磁同步电动机数学模型 • 8.2 励磁同步电动机矢量控制 • 8.3 永磁同步电动机矢量控制 • 8.4 同步电动机转子位置检测
8.1 励磁同步电动机数学模型
• 8.1.1 励磁同步电动机的特点 • 8.1.2 在ABC坐标系下的数学模型 • 8.1.3 在d q坐标系下的数学模型
C =LCAiA LCBiB LCCiC LCf if LCDiD LCQiQ
f LfAiA LfBiB LfCiC Lff if LfDiD
(8-1)
D LDAiA LDBiB LDCiC LDf i f LDDiD
Q LQAiA LQBiB LQCiC LQQiQ
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若气隙磁场呈正弦分布，则定子绕组与转子励磁绕组、直轴阻尼绕组、 交轴阻尼绕组之间的互感为
LAf LBf
LfA LfB
Lsf Lsf
cos cos(
120o
)
LCf
LfC
Lsf
cos(
120o
)
（8-8）
LAD LDA LsD cos
uf
R fif
d f dt
0
R D iD
d D dt
0
R Q iQ
d Q dt
(8-11) (8-12)
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写成矩阵形式。定义微分算子 P = d ，则有
dt
us ur
Rsis Rrir
Pψs Pψr
（8-13）
或