永磁同步电机矢量控制原理

《永磁同步电机矢量控制原理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、永磁交流同步电机矢量控制理论基础失量控制的理论基础是两个坐标系变换，这是每•一个学习过交流调速的人松该熟记的两种变换。介于目前市面上流行的各类书籍的这一部分总有些这里那里的问题（也就是错误）。为了自己不被误导，干脆自己推导一边，整理如下。所有的推导针对3相永磁同步电机的矢量控制。永磁交流同步电机的物理模型首先看几张搜集的图/照片，图1〜7:圈1•定子线圈浇组照片P图2、定子线圈绕组照片扣图3、电机定子齿槽照片p□田4茁、♦♦子繳供对应矢祅《供对黻胃2》m61T子为ffl及产生繳场分布<24帽.傳对田5、a：子tt籽逬从分布示恵明《供对败—2>•037定孑後1

2、£連》示M3<24帽.供対快-2>•，现分别说明如下：a.图1〜3可以看出电机定子的情况。我和大家都比较熟悉圆圈中间加个“叉”或者“点”的定子，通过这几张图应该比较清楚地认识定子的结构了。b.图1屮留出4个抽头，其屮一个应该是屮线，但是，在伺服用的永磁同步电机，只连接3根线的。c.图2是一个模型，红蓝黄三色代表三相绕组，在定子齿槽中上下穿梭，形成回路的。d.定子绕线连接可以从图7很清楚地看到，从A进入开始，分别经过1（上），7（下），2（上），8（下），14（上），8（下），13（上），7（下），13（上），19（下），14（上），20（下），2（上），20

3、（下），1（上），19（下）然后到X。一相绕组经过8个齿槽，占全部齿槽的1/3,每个齿槽过两次，但每次方向是相同的。最后上上下下的方向如同图6所示。a.三相绕组通电后，形成如同图6所示的电流分布，每相邻的6根是电流同方向的。这样，如果把1和24像纸的里面拉，将这一长排围城一个圆，则，1和7之间向里形成N（磁力线出）极的中心，12和13之间形成S（磁力线入）极的中心。这里，个人认为图6中的N、S分段有些错误，屮心偏移了，不知道是不是理解错误，欢迎指正，这图是我找的，不是我画的，版权不属我：）。b.同极磁场的分布有中心向两侧减弱的，大家都说是正弦分布，我是没分析

4、过，权目.认同吧，如图5所示。c.如图1同步电机的运转就是通过旋转定子磁场，转子永磁磁极与定子的磁极是对应的N、S相吸，可以同步地运行。d.实际电机定子槽数较多，绕线方式也有不同。旋转磁场的旋转是通过如图6中的一个磁极6个齿槽一起向右/左侧移位永磁同步电机数学模型这才是本文的重点。学习这部分，先不要考虑电机，直接死记两种变换。这两个变换都是定子侧的电流旋转，旋转的原则是，不论怎么变换都是其实都是一种假想的坐标系，一种变换游戏，都只有原始的三相绕线，通三相电流。变换的H的是从中找出另外一个与电机转矩又直接关系的“状态量”一一转矩电流，来控制转矩。实际矢量控制时

5、，这一切变换都是在计算机里完成，最后乂通过控制三相电流的，但此吋的三相电流给定值可以保证这个“状态量”是我想要的那个数值。为什么非要变换？因为要对电机进行控制（速度控制），使电机按照你的意图运转，必须控制加到电机转子上的转矩，而转矩与三相电流之间的直接对应关系是没法直接写出来的，（如同质量与重量之间的关系，速度与位移之间的关系这么简单）。只有通过变换，才可以清楚地找出这个对应关系，其实,对应关系也是有的，就是复杂一些罢了。下面我们推导一下。图8定子静止三相到静止两图9静止两相到旋转两相的变换相的转换Aclarke变化如图8,clarke变换是从固定的定子三相

6、坐标OABC（绕线绕将吋候，三相坐标就已经形成）到固定的两相坐标（假想的,0aP的a轴与三相的A轴重合。）变换的原则：两者的磁场（礤动势）完全等效，磁动势等于电流与匝数的乘积。（如果是电流的变换就不需要乘了）=NziA+N3iBcos120°+N3iccos(-120°)贝lj有1=O+Wji^sin120°+2^icsin(-120°)式屮凡和N3分别是两项绕组和三相绕组的有效匝数Aa22：c矩阵形式是:1-2^--2-I12^

7、21O因为要确定凡和凡，必须想个办法。起初我认为3/2匝数比大一些，W相电流值小一些，反之，电流值大一些。到底怎么一一对应呢。后

8、来明白，其实更木N2就不存在，因此，必须把这两个匝数放在矩阵内部。求出这两个数。这样做是通过确定匝数比，使得在两种坐标系卜电流矢景相等则磁动势矢量也相等。这样就避开了匝数的干扰。考虑到矩阵变换中正交变换不改变矢量的长度。希望中间变换矩阵具有这一性质。则中间变换矩阵应该是正交阵或正交阵的部分行。因为转换矩阵不是方阵，不能求逆。各种书上都介绍了添加一行的方法。成该错不了添加零轴电流坐标i。，转换矩阵添加与一线性无关的行。变換变为：127312尤_l2A/3li1O/:利用（T1cT,即a?r=^〔昏)-020-200003K2得党再腿画第第三行一1--2■273

9、12X3C这就是Clarke正变换，它难一确定了从三