毕业论文--交流永磁电机弱磁控制研究

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1、第Ⅳ页湖南大学毕业设计(论文)HUNANUNIVERSITY毕业论文论文题目交流永磁电机弱磁控制研究学生姓名学生学号专业班级学院名称电气与信息工程学院指导老师学院院长2015年5月18日第Ⅳ页湖南大学毕业设计(论文)第一章绪论1．1论文研究背景及意义随着消费者需求提高，商人们开始让他们工厂设计下一代电力推动系统，而且我想这将会在很大程度上依靠高性能表现的电机，尤其是电力交通行业。采用高能量的永磁体作为激励，永磁同步电机在设计上采用高能量密度，高速度和高运行效率，这使得它成为生产厂商摆在第一位的选择。近年来，随着稀土永磁

2、材料的发展与电子功率器件的进步，永磁同步电动机也在不停的发展，并取得了广泛的应用，关于永磁同步电机，研究的一大热点便是弱磁控制。同时材料技术的发展，尤其是永磁材料的发展应用，促使电机在很大的程度上不受电枢反应的去磁作用影响，允许在直轴上通过较大的去磁电流。同时为了使电机运行于高速区，拓宽电机系统的调速范围。电压型逆变器驱动电机系统中，电机的端电压无法提高的情况下，弱磁控制能够使电机转速，使电机运行在额定转速以上。在相当多的驱动应用领域中，常常需要恒功率控制与宽调速范围运行，电机的弱磁控制受到了更多的关注，使其更具有研究

3、价值。1．2永磁同步电机简介1．2．1永磁同步电机发展概况电机的磁场通常由电磁作用产生，但是有大消耗、高功耗、低效率等一系列缺陷。电机问世的时候，有人开始预想把电磁磁场换成永久磁场，但是当时天然的永磁材料性能不能满足电机要求。直到1930年前后，人工的永磁材料，即铝镍钴合金，才在诞生于美国的贝尔实验室，它能够满足电机要求，它使得实用的永磁电机得以产生。永磁同步电机的发展和永磁材料的发展是分不开的，尤其是稀土永磁材料的出现与发展。1．2．2永磁同步电机特点及前景永磁同步电动机的结构简单、相对体积要小、重量要轻、损耗也要低

4、、效率却更高，拿直流电机来比较，它完全无视直流电机换向与电刷等缺点。拿异步电动机比较，它不需要无功励磁电流，效率更高，功率因数也高得多，而且力矩惯量比很大，定子电阻损耗以及定子电流损耗变小，而且转子参数可测、有很好的控制性能；但它与异步电机相比较，也有高昂的成本、起动比较困难等缺点。和普通同步电动机相比，它不需要励磁装置，结构更简化，效率得到了提升。矢量控制系统可以得到精度更高、动态性能更好、调速范围更大的定位控制，所以，矢量控制系统能够得到研究者的广泛关注。第Ⅳ页湖南大学毕业设计(论文)永磁同步电机根据转子结构可分为

5、三类：表面式、径向式和混合式结构，其中表面式结构简单、转动惯量小，但交、直轴电感接近，磁阻转矩分量接近为零，对安装工艺要求高。径向式结构漏磁系数小、转轴不需要采取隔磁措施，转子冲片机械强度高、安装永磁体后转子不容易变形，其中v型径向结构能得到更大的永磁体安装空间，以减小电机的体积，提高电机功率密度。混合式结构集合了前两者的优点，能获得更高的转矩密度和更宽的恒动范围提供更大的永磁体摆放空间，减小电机的体积，提高电机功率密度，但是成本更高、工艺更复杂。至于永磁同步电机的发展应用前景，由于我国永磁材料资源比较丰富，尤其是稀土

6、永磁材料-----钕铁硼资源，、储藏量远超其他国家，被称为“稀土王国”。目前我国的稀土永磁电机水平和稀土永磁材料水平都达到了一定的高度。所以说对我国来说，永磁同步电动机很有机遇。1．3弱磁控制的研究现状近年来，对于系统的精密性、准确和快速性有了更高的要求，永磁同步电机控制越来越多的利用矢量控制理论进行研究开发。由于电机的转子是永磁转子，转子的磁链是近似不变的，所以控制时一般采用转子磁链向的方式。弱磁控制越来越多的受到研究人员的关注，近几十年，全世界的研究者们做了大量的工作，取得了较为丰富的研究成果。目前，研究方向依然是

7、从电机本体和控制两个角度来展开，虽然得出了许多成果，但是不管是从电机本身还是控制角度来看，都无法在转速、功率和转矩方面得到和谐的统一，故在弱磁控制方面的研究仍需要做出大量的努力。1.4论文研究内容与结构安排本文第一章主要介绍了永磁同步电机的概况，并说到了永磁同步电机的特点及发展情景，从而引申出论文的主题：交流永磁同步电机弱磁控制研究，这也是当下永磁电机的研究热门，并且介绍了弱磁控制的研究现状，对课题有了一个初步的认识。从第二章开始，第二章主要介绍了永磁同步电机的矢量控制，熟悉电机的矢量模型，讲了一些关于永磁同步电机的矢

8、量控制方法，为后面的弱磁控制打下一个基础。第三章主要介绍弱磁控制的基础原理，阐述弱磁控制如何实现。第四章开始建立仿真模型，并结合所给的数据进行仿真，对同步电机弱磁控制能有一个直观的认识。第二章交流永磁同步电机矢量控制2．1永磁同步电机的数学模型和运动方程第Ⅳ页湖南大学毕业设计(论文)永磁同步电机的电磁关系分复杂，在绕组之间，绕组永