基于MATLABSIMULINK永磁同步电动机调速系统的建模与仿真

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1、毕业设计题目名称基于MATLAB/SIMULINK永磁同步电动机调速系统的建模与仿真系别专业/班级学生学号指导教师（职称）-32-摘要在现代交流伺服系统中，矢量控制原理以及空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）技术使得交流电机能够获得和直流电机相媲美的性能。永磁同步电机（PMSM）是一个复杂耦合的非线性系统。本文在Matlab/Simulink环境下，通过对PMSM本体、d/q坐标系向a/b/c坐标系转换等模块的建立与组合，构建了永磁同步电机控制系统仿真模型。仿真结果证明了该系统模型的有效性。关键词：Matlab/Simulink;永磁同步电机;电压空间矢量脉宽

2、调制;仿真-32-AbstractIntoday’sACservosystem,thevectorcontroltheoryandSVPWMtechniquemaketheACmotorcanachievetheperformanceasgoodasDCmotorwhendesigningtheACservosystem.PMSMisanonlinearsystemwithsignificantcoupling.ThisnovelmethodformodelingandsimulinkofPMSMsysteminMatlabisproposed.InMatl

3、ab/Simulink,theisolatedblocks,suchasPMSMblock,coordinatetransformationfromd/qtoa/b/cblock,etc,havebeenmodeled.Thereasonabilityandvalidityhavebeentestifiedbythesimulateresult.Keywords:Matlab/Simulink;PMSM;SVPWM;simulation-32-目录摘要IAbstractII目录III第1章绪论-1-1.1选题背景及意义-1-1.2本课题的研究现状及前景-1-

4、1.2.1相关发展-2-1.2.2永磁同步电动机的运行控制方法-3-1.2.3永磁同步电动机在现代工业中的应用-4-1.2.4 永磁同步电动机的应用前景-6-第2章永磁同步电动机系统原理-8-2.1永磁同步电动机的基本组成-8-2.1.1电动机-8-2.1.2转子位置传感器-9-2.1.3逆变器-9-2.2永磁同步电动机的工作原理-10-2.2.1电枢反应-11-2.3永磁同步电动机的数学模型-14-第3章正弦波永磁同步电动机的调速系统-18-3.1正弦波永磁同步电动机的调速原理-18-3.2正弦波永磁同步电动机调速系统-20-3.2.1主回路的组成和控制-

5、20-3.2.2控制回路及系统工作原理-23-第4章正弦波永磁同步电动机调速系统的建模与仿真-24-参考文献-30-结束语-31-致谢-32--32-第1章绪论1.1选题背景及意义众所周知，直流电动机有优良的控制性能，其机械特性和调速特性均为平行的直线，这是各类交流电动机所没有的特性。此外，直流电动机还有起动转矩大、效率高、调速方便、动态特性好等特点。优良的控制特性使直流电动机在70年代前的很长时间里，在有调速、控制要求的场合，几乎成了唯一的选择。但是，直流电动机的结构复杂，其定子上有激磁绕组产生主磁场，对功率较大的直流电动机常常还装有换向极，以改善电机的换

6、向性能。直流电机的转子上安放电枢绕组和换向器，直流电源通过电刷和换向器将直流电送入电枢绕组并转换成电枢绕组中的交变电流，即进行机械式电流换向。复杂的结构限制了直流电动机体积和重量的进一步减小，尤其是电刷和换向器的滑动接触造成了机械磨损和火花，使直流电动机的故障多、可靠性低、寿命短、保养维护工作量大。换向火花既造成了换向器的电腐蚀，还是一个无线电干扰源，会对周围的电器设备带来有害的影响。电机的容量越大、转速越高，问题就越严重。所以，普通直流电动机的电刷和换向器限制了直流电动机向高速度、大容量的发展。在交流电网上，人们还广泛使用着交流异步电动机来拖动工作机械。交

7、流异步电动机具有结构简单，工作可靠、寿命长、成本低，保养维护简便。但是，与直流电动机相比，它调速性能差，起动转矩小，过载能力和效率低，其旋转磁场的产生需从电网吸取无功功率，故功率因素低，轻载时尤甚，这大大增加了线路和电网的损耗。长期以来，在不要求调速的场合，例如风机、水泵、普通机床的驱动中，异步电动机占有主导地位，当然这类拖动中，无形中损失了大量电能。过去的电力拖动中，很少采用同步电动机，其主要原因是同步电动机不能在电网电压下自行起动，静止的转子磁极在旋转磁场的作用下，平均转矩为零。人们亦知道变频电源可解决同步电动机的起动和调速问题，但在70年代以前，变频电

8、源是可想而不可得的设备。所以，过去的电力拖动中，很少