永磁同步电动机功率因数的仿真分析

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要永磁同步电动机转子励磁由永久磁铁产生，因其电路结构简单，控制方便,而广泛应用于高性能的伺服系统中。本文将对永磁同步电动机的功率因数进行详细的分析，并且提出了功率因数控制策略。控制永磁同步电动机的功率因数对节约电能，改善电网功率因数方面都有重要的意义。首先，本文建立了永磁同步电动机在dq坐标系中的数学模型，在SIMULINK中建立了仿真模型，仿真分析了永磁同步电动机的电源和励磁状况对其功率因数的影响。其次，在SIMULINK中建立矢量控制的仿真模型，分别采用滞环和SPWM的方式产生PWM信

2、号控制逆变器。在给定转矩和转速变化时，仿真模型运行性能良好。在矢量控制实现的基础上，采用傅立叶分解分析电机的相电流和相电压，得到矢量控制系统中电压和电流的基波分量和相位角，进而判断电机的功率因数，分析在不同控制情况下电机的功率因数状况。再次，在SIMULINK中建立了转矩电流最大比控制的仿真模型，通过控制定子电流矢量的角度来控制转矩，并且分析了不同情况下永磁同步电动机的功率因数。最后，建立了永磁同步电动机功率因数控制的仿真模型，在转速控制的基础上，通过控制定子电流来实现功率因数控制。分析和仿真结果证明，对永磁同步电动机

3、的功率因数进行控制是可行的，电机能够在给定的功率因数下运行。本文仿真分析了不同控制系统中永磁同步电动机的功率因数，并且仿真实现了功率因数控制，通过一系列仿真验证了该功率因数控制策略的正确性和可行性。关键词：永磁同步电动机，数学模型，矢量控制，转矩电流比控制，定子电流,功率因数I永磁同步电动机功率因数的仿真分析ABSTRACTPermanentmagnetsynchronousmotors(PMSM)havetheadvantageofnotrequiringanymagnetizingcurrentandeasytoc

4、ontrol.Theyarewidelyusedinhighperformanceservosystems.ThispaperaimsattheanalysisofthepowerfactorofPMSM,andproposesthecontrolschemeofthepowerfactor.Ithasgreatimpactsontheenergy-savingandtheimprovementofthepowerfactorofelectricnetwok.Firstly,thispapersetsupthemath

5、ematicalmodelofthepermanentmagnetsynchronousmotorinSIMULINK.Byseriesofsimulation,theeffectsofelectricsourceandmagneticfieldonthepowerfactorbecomeclear.Secondly,itsetsupvectorcontrolmodelinSIMULINK.Anditrealizesthecontrolbytwodifferentways,hysteresisandSPWM.Themo

6、delworkswellwhenthegivingtorqueandspeedchange.AnditanalysesthepowerfactorindifferentconditionsviatheFourieranlysisofthestatorcurrentandvoltage.Then,itsetsupthesimulatingmodelformaximumtorque/currentratio.Thetorquecanbecontrolledbycontrollingtheangleofstatorcurre

7、ntvector.AnditanalysesthepowerfactorofPMSMindifferentconditions.Finally,itproposesanewschemethatcontrolsthepowerfactorofPMSM.Themodelcancontrolthepowerfactorbycontrollingthestatorcurrentonthebasisofthespeedcontrol.Theanalysisandsimulationresultsshowthatthepowerf

8、actorcontrolschemeisfeasible.AndthePMSMcanworkwellunderthegivenpowerfactor.ThispaperanalysesthepowerfactorandrealizesthecontolofitinSIMULINK.Itprovestobefeasibleandri