基于matlab的永磁同步电机变频调速系统的仿真及研究

《基于matlab的永磁同步电机变频调速系统的仿真及研究》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、基于MATLAB的永磁同步电机变频调速系统的仿真及研究【摘要】变频调速技术是同步电机的研究热点之一;基于永磁同步电机变频调速理论，采用MATLAB建立了三相同步电动机启动、制动和变频调速的仿真模型；通过动态仿真研究了这三种过程中单相的电磁功率、电枢电流、功率角及转速的变化规律，为同步电机变频调速的研究提供了研究方法和技术参考。【关键词】MATLAB；永磁同步电机;变频调速；系统仿真StudyonSimulationoffrequencycontrolsystemofpermanentmagnetsync

2、hronousmotorbasedonMATLABHUXuelin,QIXiangdong,ZHANGYuan(SchoolofElectronicandInformationEngineering,TaiyuanUniversityofScienceandTechnology,Taiyuan030024)Abstract：Frequencycontroltechnologyisoneoftheresearchfocusesofpermanentmagnetsynchronousmotor.Basedo

3、nthefrequencycontroltheoryofpermanentmagnetsynchronousmotor,thefrequencycontrolofthestarting,brakingandSimulationmodelofthree-phasesynchronousmotorwerebuiltbyMATLAB.Thechangeofthearmaturecurrent,powerAngleandspeedofsingle-phasewerestudiedbydynamicSimulat

4、ion.Theresearchmethodandtechnicalrefereneeoffrequencycontrolofpermanentmagnetsynchronousmotorwereprovidedinthisstudy.Keywords:MATLAB；permanentmagnetsynchronousmotor；frequencycontrol；systemSimulation1.引言随着电子元器件制造技术和永磁材料性能的不断提高，永磁同步电机的开发和应用向着微型化、大功率化和高效率化的

5、方向不断发展。永磁电动机是在永磁磁场上通过电磁原理实现机电信号和能量转换的电机。新型永磁材料的出现，使得同步电动机具有高功率密度和优良的动静态品质。由于永磁同步电机本身具有时变、非线性、强耦合等特性，所以使它具有更好的调速性能是永磁同步电机的研究难点。本文利用MATLAB软件建立一种同步电机变频调速系统的仿真模型，模拟了现实情况下该系统的运行状况，采集和分析了各性能指标的变化情况，并对系统进行调整，使其具备更好的变频调速性能。2.永磁同步电动机拓扑结构及工作特点同步电机具有电源频率与转速保持严格同步的特

6、性，当电源频率保持恒定，电机的转速也保持恒定，自控式永磁同步电机拓扑结构如图1所示。同步电机有单独的励磁，可以通过控制励磁电流来调节它的输入功率因数，使得功率因数达到1.0,甚至超前。同步电机转差恒为零，属于转差功率不变型调速系统。同步电机变频调速的基本方法、原理及变压变频装置都和异步电机基本相同。但由于同步电机在转子侧有独立的直流励磁，在极低频率下也能运行。因此，在相同条件下，同步电机的调速范围比异步电机更宽。除直流励磁绕组（或永久磁铁）外，还可能有自身短路的阻尼绕组。当同步电机恒频运行时，阻尼绕组有

7、助于抑制重载时容易发生的振荡和失步;当同步电机在转速闭环下变频调速时，阻尼绕组有助于加快动态响应和抑制变频器引起的谐波影响。而且，相比异步电机，同步电机对转矩扰动具有更强的承载力和更快的响应。图1自控式永磁同步电动机的拓扑结构1.建模与MATLAB仿真3.1建模永磁同步电动机的电磁转矩基本上取决于定子交轴电流分量和直轴电流分量，在永磁同步电机中，由于转子磁链恒定不变，故采用转子磁链定向方式来控制永磁同步电机。假设电机是线性的，参数不随温度等变量变化；且忽略磁滞、涡流损耗，那么基于转子坐标系的电机磁链方程

8、为：(1)(2)式中，转子磁钢在定子上的耦合磁链；Ld、Lq永磁同步电动机的直、交轴分量；id、iq定子电流矢量的直、交轴主电流。电机定子电压方程为：(3)(4)式中，Ud、Uq定子电压矢量U的d、q轴分量；转子角频率。电机的转矩方程为：(5)式中，np电机的极对数。根据永磁同步电机的不同用途，可采用不同的电流矢量的控制方法，如：id=O控制、控制、弱磁控制、恒磁链控制和最大输出功率控制等。其中，id=O最为简单，可降低与之匹配的逆变器的容