永磁同步电机的设计与建模仿真

摘要

交流永磁同步电机由于无励磁、损耗小、效率高、结构简单以及速度准确恒定，近年来在运动控制领域内得到广泛应用。本文介绍了永磁同步电机的分类以及我国可达到的最高水平和世界可达到的最高水平，主要进行了永磁同步电机矢量控制系统的研究，其主要内容如下：

本文首先介绍了永磁同步电机在三相静止坐标系下和两相旋转坐标系下的数学模型和坐标变换的内容之后，论文对电压空间矢量(SVPWM)的原理、合成,扇区判断,矢量作用时间，切换时间等进行了详细的说明。此外，在MATLAB中做出了实现电压空间矢量(SVPWM)的原理、合成,扇区判断,矢量作用时间，切换时间功能的模块，接着又建立了基于MATLAB的永磁同步电机矢量控制系统的框图。之后，选择了合适的PI调节器参数，通过调节它得到了较好的仿真波形。最后，通过观察电机转子的瞬时位置角波形、转速波形和定子、转子电流波形更好地控制了电机。本论文的仿真结果证明了采用基于的转速、电流双闭环控制方式配合电压矢量控制可以较好实现对永磁同步电机的控制。

关键词　永磁同步电机；矢量控制；MATLAB；坐标变换; PI调节器

目录

摘要I

第1章 绪论1

1.1 课题背景1

1.2永磁同步电机1

1.2.1永磁同步电机简介1

1.2.2国内外永磁同步电机的发展情况2

1.3永磁同步电机矢量控制技术4

1.4 MATLAB仿真系统5

1.4.1 MATLAB简介5

1.4.2 MATLAB发展状况8

1.5本章小结9

第2章 永磁同步电机数学模型及矢量控制原理10

2.1永磁同步电机的数学模型10

2.2电压空间矢量控制（SVPWM）12

2.2.1空间矢量的定义12

2.2.2  SVPWM的原理13

2.2.3 SVPWM的合成16

2.2.4  SVPWM的扇区判断17

2.2.5  七段式SVPWM的实现18

2.3本章小结18

第3章 基于MATLAB 的永磁同步电机矢量控制系统模块设计20

3.1扇区判断部分的Simulink框图21

3.2  参数X ,Y ,Z 形成的Simulink框图21

3.3  矢量作用时间的Simulink框图22

3.4  扇区比较值Simulink框图23

3.5本章小结23

第4章参数计算24

4.1常规PI控制器的设计24

4.2  PI控制器的参数设定25

4.3本章小结28

第5章 仿真结果与分析29

5.1仿真分析29

5.2本章小结33

结论34

参考文献35