上次我們有介紹過永磁同步電機的控制方法，可知此電機的控制方法有三種。那么對于永磁同步電機矢量控制的分析又是怎樣的呢？接下來一同探討下吧！

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隨著高功能永磁材料、電力電子技術、大規(guī)模集成電路和核算機技術的發(fā)展，永磁同步(PMSM)的應用領域不斷擴大，在數(shù)控機床，機器人等高精度控制范圍得到了廣泛的應用。

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因為對電機控制功能的要求越來越高，永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)能夠完成高精度、高動態(tài)功能、大范圍的調(diào)速或定位控制，永磁同步矢量控制系統(tǒng)的研討已成為中小容量交流伺服系統(tǒng)研討的要點之一，怎么樹立有用的仿真模型越來受到人們的重視。本文在分析永磁同步數(shù)學模型的基礎上，用MATLAB語言中的Simulink和Power System B1ock模塊樹立了控制系統(tǒng)的仿真模型，對得出的仿真成果進行了如下的分析。

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1、永磁同步電機數(shù)學模型

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永磁同步的數(shù)學模型依據(jù)以下假定：

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① 疏忽飽滿、渦流、磁滯效應的影響；

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② 電機的電流為對稱的三相正弦波電流；

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③ 永磁體磁動勢叵定，即等效的勵磁電流安穩(wěn)不變；

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④ 三相定子繞組在空間呈對稱星形散布，定子各繞組的電樞電阻電樞電感持平。

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永磁同步電動機是交流同步調(diào)速系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)，分析其數(shù)學模型對把握其調(diào)速特性尤為重要。取轉(zhuǎn)子永磁體基波勵磁磁場軸線為d軸，q軸順著旋轉(zhuǎn)方向超前d軸90度電視點，dq軸系伴隨轉(zhuǎn)子以角速度ωr一道旋轉(zhuǎn)，它的空間坐標以d軸與參閱軸α間的電視點θr來表明，則理想永磁同步在dq旋轉(zhuǎn)坐標系中的數(shù)學模型能夠?qū)懗扇缦滦问剑?/p>

依據(jù)數(shù)學模型用Simulink樹立了永磁同步的模塊如圖2.1所示：

2、永磁同步電機交流伺服系統(tǒng)控制原理

由上式能夠看出，永磁同步的電磁轉(zhuǎn)矩根本上取決于定子電流在q軸上的重量。因為永磁同步的轉(zhuǎn)子磁鏈安穩(wěn)不變，所以遍及選用按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制，控制的本質(zhì)就是通過對定子電流的控制來完成交流永磁同步電動機的轉(zhuǎn)矩控制。轉(zhuǎn)速在基速以下時，在定子電流給定的情況下，控制id=0能夠更有用的發(fā)生轉(zhuǎn)矩，這時電磁轉(zhuǎn)矩Tem=Pniqψr，可見電磁轉(zhuǎn)矩就隨著iq的改變而改變，這種控制辦法 為簡略?？墒寝D(zhuǎn)速在基速以上時，因為磁鐵的勵磁磁鏈為常數(shù)，電機感應電動勢隨著電機轉(zhuǎn)速成正比例的增加。電動機感應電壓也隨著進步，可是又要遭到與電機端相連的逆變器的電壓上限的約束。

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在實踐控制中，系統(tǒng)檢測到的是流入電機的三相定子電流，所以有必要進行坐標改換，把三相定予坐標上的電流重量經(jīng)park，clarke改換成轉(zhuǎn)子坐標系上的電流重量。要完成定子坐標系到轉(zhuǎn)子坐標系的改換有必要在控制中實時檢測電機轉(zhuǎn)子的方位，常用的轉(zhuǎn)子方位檢測傳感器有增量式光電編碼器，肯定式光電編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器。方位信號指令與檢測到的轉(zhuǎn)子方位相比較，通過方位控制器的調(diào)整，輸出速度指令信號，速度指令信號與檢測到的轉(zhuǎn)子速度信號相比較，經(jīng)速度調(diào)理器的調(diào)理，輸出控制轉(zhuǎn)矩的電流重量i*q，電流重量給定信號與通過坐標改換的電機實踐電流重量比較，通過電流控制器核算，其輸出量經(jīng)反park改換用于核算發(fā)生PWM驅(qū)動IGBT，發(fā)生可變頻率和幅值的三相正弦電流輸入電機定子，驅(qū)動電機作業(yè)。

3、系統(tǒng)仿真

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圖4．1三相永磁同步電機矢量控制仿真框圖依據(jù)轉(zhuǎn)子磁場定向的三相PMSM矢量控制系統(tǒng)仿真框圖如圖4．1所示。圖中PI模塊為速度環(huán)PI控制器，依據(jù)電機實踐速度及給定速度來斷定電流轉(zhuǎn)矩重量；PWM模塊選用電流滯環(huán)控制(如圖4.2)，使電機實踐電流跟從給定電流改變，詳細完成如圖4.3；模塊dq2abc完成2r/3s改換，詳細完成如圖4.4，其間函數(shù)模塊Fcn、Fcnl和Fcn2一同完成2r/3s改換；MMD模塊為電機丈量模塊，它實時測量電機的速度、電流、轉(zhuǎn)子方位等信號：PMSM模塊為MATLAB提供了永磁同步電機模型，它的具體實現(xiàn)如圖2.1。

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4、仿真圖形及成果分析

仿真中用到的電機參數(shù)如下：定子電阻為2.875Ω，定子直軸電感和交軸電感都為8.5e一3H，永磁磁極與定子繞組交鏈的磁鏈為0.175Wb，轉(zhuǎn)動慣量0.8e一3kgm2，極對數(shù)6，給定轉(zhuǎn)速為ωr=500rpm，在t=0.03s時，負載轉(zhuǎn)矩由ON·m突變?yōu)?N·m，見圖(5.1)。

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由上述仿真成果可知，普通三相永磁同步電機選用依據(jù)轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制計劃，且速度外環(huán)選用PI控制時，速度響應進程中有必定超調(diào)見圖(5.2)。當突加負載時，速度當即下降，然后逐步康復安穩(wěn)見圖(5.3)：若在速度外環(huán)選用PID控制，即在速度外環(huán)加一個小的微分環(huán)節(jié)D并恰當下降比例放大系數(shù)P，可有用下降超調(diào)量，而且縮短電機發(fā)動和突加負載時電機抵達穩(wěn)態(tài)的時刻。交軸實踐電流始終盯梢交軸給定電流見圖(5.5)，且發(fā)動進程中和突加負載時，兩者改變起伏較大，而安穩(wěn)時兩者都根本安穩(wěn)，穩(wěn)態(tài)時電磁力矩安穩(wěn)見圖(5.4)，以便平衡外加負載；速度安穩(wěn)時三相定子電流為規(guī)整的正弦電流，且相位順次相差約120°。