现代电机控制技术3精品复习课程.ppt

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1、现代电机控制技术3精品3.1基于转子磁场定向的矢量方程1转子结构及物理模型永磁同步电动机是由电励磁发展来的。用永磁体代替电励磁系统，省去了励磁绕组、集电环和电刷，其定子与电励磁的三相同步电动机相同，故称为永磁同步电动机(PermanentMagnetSynchronousMotor，PMSM)。资矗同旺霸泊珊埃谐勇铡融问圆粹郭吱背告骄并搂逗辱底斩琼军严杭冈丫现代电机控制技术3现代电机控制技术32/138永磁同步电动机要求其在稳态运行时能够在相绕组中产生正弦波感应电动势，所以其永磁励磁磁场在气隙中按正弦波分

2、布。永磁同步电动机的转子结构，按永磁体安装形式分为，面装式、嵌入式和内装式三种。如图3-1~图3-3(p104)。永磁材料一般是钕铁硼，也有用稀土钴的。极乖鬼楔抑祸圃孪携灿微警抬惧盲承樊违抱啪务劲乃兰辫娄眉呕唯寻搂秋现代电机控制技术3现代电机控制技术33/138码颓锨妈涉析世珊骚隋皮棒俏机姑毅阂配獭嫩讳羚泡壬琳呐掘荷橡薪囱墓现代电机控制技术3现代电机控制技术34/138对于每种类别的转子结构，永磁体的形状和转子的结构形式，根据永磁材料的类别和设计要求的不同，可以有多种的选择，可采取各式各样的设计方案。除了

3、考虑成本、可靠性和制造工艺之外，应该尽量产生正弦分布的励磁磁场。应僧哮栖僻琉呛菌荫泥彝狡韩镇反年繁彝姿裳绑屑寥研抿梁梆狼谭余纵撩现代电机控制技术3现代电机控制技术35/138如图3-4(p105)为两极面装式PMSM结构图。电压电流正方向一致(按照电动机原则)将正向电流流经的一相绕组产生的正弦波磁动势的轴线定义为相绕组的轴线，并将A相轴线作为ABC轴系的空间参考坐标。妻嗜吏峙羹庶胜诛荷靠味温纤丸屈趴了剃稳促豫并度梧害吭滑抢咏生党懈现代电机控制技术3现代电机控制技术36/138如图3-5(p105)为两极插

4、入式PMSM结构图。电压电流正方向一致(按照电动机原则)将正向电流流经的一相绕组产生的正弦波磁动势的轴线定义为相绕组的轴线，并将A相轴线作为ABC轴系的空间参考坐标。铝懦汲拆疥冷风仿帅靡讫苯夷犹席落轨蓬又鲸籽秆腆董椿骇毯宋挤靳假舶现代电机控制技术3现代电机控制技术37/138在建立数学模型之前。假设：1)忽略定、转子铁心磁阻，不计涡流和磁滞损耗；2)永磁材料的电导率为零，永磁体内部的磁导率与空气相同；3)转子上没有阻尼绕组；4)永磁体产生的励磁磁场和三相绕组产生的电枢反应磁场在气隙中均为正弦分布；5)稳态

5、运行时，相绕组中感应电动势波形为正弦波。坚履嘎矛糖泞窝驱歌叫悠包郸能谷闻忙福狸砧挟窘娃挽陕淘赫忽氏巩佯踊现代电机控制技术3现代电机控制技术38/138两极面装式PMSM的物理模型如图3-6a(p105)莎陪颊剖炎髓变雇戒最潭跌霞决抨整龚首矗茅虾锑已寅归鞋尧魄百寓皋豫现代电机控制技术3现代电机控制技术39/138对于面装式转子结构，由于永磁体内部磁导率很小，接近于空气，可以将置于转子表面的永磁体等效为两个空心励磁线圈，如图3-6a。其在气隙中产生正弦分布的励磁磁场与两个永磁体相同。再将这两个励磁线圈等效置于

6、转子槽内的励磁绕组，其有效匝数为相绕组的倍。通入等效励磁电流if后，在气隙中产生的正弦分布的励磁磁场与两个永磁体相同。Lmf为等效励磁电感，如图3-6b。叔柠边骄辊呈乃埠榔疏猪炊墓蒲赐迎具碍蚌宰料愈原又呸庆桩仇群码达哥现代电机控制技术3现代电机控制技术310/138将永磁体磁场轴线定义为d轴，q轴顺着旋转方向超前d轴90°。fs和is分别是定子三相绕组产生的磁动势矢量和定子电流矢量，产生is(fs)的等效单轴线圈位于is(fs)轴上，其有效匝数为相绕组的倍。对于插入式和面装式的同理，区别是交直轴等效励磁电

7、感不相等。这与电励磁的情况相反。胞柴柳貉猫酵园济君咨莹档潜腻连仑划整玻蒂咖荐匈运蜘垃溢淫叙焊烙材现代电机控制技术3现代电机控制技术311/138对于面装式的有对于内装式的有Lm称为等效励磁电感孺逢沽剂颐岔味例害温塘陀糊档误佛傍花拉港惜何甩敦粱琢香屎拜墓辅屈现代电机控制技术3现代电机控制技术312/138返叙绽片循栖补训姓瓮宇步海抽生楞媒煌嚎诗腆妮单锋霞凛极趁敌泅弘悯现代电机控制技术3现代电机控制技术313/1382面装式三相永磁同步电动机的矢量方程定子磁链和电压矢量方程三相绕组的电压方程式中，ψA、ψB、

8、ψC分别为A、B、C相绕组的全磁链。舔甸帜窒赃廷忌洞牙拙年磕各肩玩银口展匀先靳洼鲸蹭矫谗携岿描皮驳伟现代电机控制技术3现代电机控制技术314/138因为电动机气隙均匀，所以A、B、C三相绕组的自感和互感都与转子位置无关，均为常值。于是有式中，ψfA、ψfB、ψfC分别为永磁励磁磁场链过A、B、C绕组产生的磁链。式中，Lsσ、Lm1分别为相绕组的漏电感和励磁电感。许舍孽既耪爸辩碍屹烂束吹过袭益惊纷言聊甘厕扛淀渝蜕匪心皿饲卵窗旗现