永磁同步电动机伺服系统的研究.pdf

《永磁同步电动机伺服系统的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2014年第5期煤矿机电‘51·永磁同步电动机伺服系统的研究徐涛，李博，张大朋(中国能源建设集团山西省电力勘测设计院，山西太原030001)摘要：永磁同步电动机(PMSM)是一个复杂耦合的非线性系统。分析研究了永磁同步电动机数学模型和矢量控制(vC)原理，在Matlab／Simulink环境下，建立了永磁同步电动机双闭环矢量控制系统模型。仿真结果表明，该系统具有较好的启动特性和良好的抗扰动性，同时也说明了该仿真模型的正确性和有效性。关键词：永磁同步电动机(PMSM)；矢量控制(VC)；仿真中图分类号：TM351文献标识码：B文章编号：1001-0874(2014)05—0051—05Rese

2、archonServoSystemofPMSMXuTao，LiBo，ZhangDapeng(ShanxiElectricPowerExploration＆DesignInstitute，ChinaEnergyConstructionGroup，Taiyuan030024，China)Abstract：Thepermanentmagnetsynchronousmotorisanon—linearsystemwithcomplexcoupling．Intheanalysisofpermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)mathematicalmodelandvec

3、torcontrolprinciple，toestablishapermanentmagnetsynchronousmotorvectorcontrolsystemsimulationmodelbasedontheMatlab／Simulinkenvironment，andbuildsthemodelsofPMSMdualcloseloopsvectorcontrolsystem．Thesimulationresultsshowthatthecontrolsystemhasbetterperformance，provingthevalidityandeffectivenessofthesim

4、ulationmodel．Keywords：permanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)；vectorcontrol(VC)；simulation0引言近年来，随着高性能永磁材料技术、电力电子技术、微电子技术的飞速发展以及矢量控制理论、自动控制理论研究的不断深人，永磁同步电动机伺服控制系统得到了迅速发展。由于其调速性能优越，克服了直流伺服电动机机械式换向器和电刷带来的一系列限制，不仅结构简单、体积小、重量轻、运行可靠、效率高、功率因数高、转动惯量小、过载能力强，而且与感应电动机相比，控制简单、不存在励磁损耗等问题，故在高性能、高精度的伺服驱动等领域具有广阔的应用

5、前景⋯。本文分析了PMSM数字模型和原理，并通过仿真表明了模型的正确性和有效性。1PMSM的矢量控制1．1坐标变换理论PMSM的变频调速为交流调速领域，其交流调速的有关理论对于PMSM也同样适用，其中就包括坐标变换理论¨1。a召坐标系是固定在定子上的水平a轴和逆时针超前90。的届轴组成，由二相旋转坐标系d—g向a—b-c三相静止坐标系的变换包括两次变换。首先是d—g坐标向静止的二相a母坐标变换，然后是静止二相d田坐标向静止口．b．c三相坐标变换。图1和图2所示为坐标系的变换关系。_／9D图1a-IJ和d-q坐标系·52·煤矿机电2014年第5期”嚆恶K]㈩咿～COS删0∞[％io]㈦吁例l-

6、肋1／2咖-1／2JllIj!。。

7、(3)褂爿：笼1黜0㈠，i。、ie--a-fl坐标系上的定子电流分量；设‘3I：”Rs¨警叫峨(5)圹Rsiq+警Ⅵ吼(6)叱=Lqi。(8)3)电磁转矩方程为：0t=—知(吼i。一叱ia)=如[哆i。+(L。一L。)idi。](9)4)机械运动方程为：．，ido)m：Te—TL—B∞。(10)式中，ud、M。为d-q坐标系定子电压分量；id、i。为d—g坐标系定子电流分量；吼、蛾为由坐标系定子磁链分量；￡。、L。为d-q坐标系定子绕组电感；R。为定子绕组相电阻；哆为转子永磁磁链；t、T。为电磁转矩和负载转矩；B为摩擦因数；∞。为转子机械角速度；I，为转动

8、惯量；P为电动机的极对数；∞，=pw。为转子电角速度。1．3PMSM的VC原理PMSM的转子磁链职是恒定不变的，故其伺服系统通常为转子位置定向的VC方式HJ，即采用n=14Nm的电流控制方法，此时的电磁转矩为t=—知哆i。，简化了控制过程。其控制原理如图3所示，把检测到的电动机转速∞和给定转速∞+，通过速度PI控制器计算得到定子q轴电流的给定值i?，其d轴的电流参考输入值为i：=0，而采集到的三相定子电流i。