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  • 永磁同步电机模型

    2017-05-05 19:36:22
    在simulink中自己搭建的永磁同步电机模型,在相同参数下与系统自带的模型仿真对比,其输出波形完全一致
  • 学习永磁同步电机模型建立必备
  • 永磁同步电机模型预测控制仿真模型,能很好的运行,并且能达到比较理想的效果,比传统的PWM控制要精确,反应速度更快
  • 提出一种计及铁芯损耗的内置式永磁同步电机模型参数测量方法。基于实验室常用的永磁同步电机驱动控制平台,详细阐述永磁磁链、定子电阻、等效铁损电阻和d、q轴电感参数的测量原理及实现方法。所提方法具有理论概念...
  • 对此,提出了一种改进的永磁同步电机模型预测控制算法,通过求出期望的电压矢量角,确定电压矢量所在扇区,进而减少算法对开关状态的选择数量,使算法的计算量得到显著降低。实验结果说明,采用所提改进模型预测控制...
  • 基于RMAS永磁同步电机的simulink模型。适合新手学习。
  • simulink中永磁同步电机模型为什么不需要设置电压,而异步电机就需要设置?谢谢
  • 基于SIMULINK,用SVPWM调制方式的永磁同步电机仿真模型,好用的Windows界面工具 训练、模式识别和回归的速度都很快。
  • 针对传统模型预测控制的上述缺点,提出了一种改进的模型预测直接转矩控制算法。改进算法通过对电磁转矩的直接控制,以参考电磁转矩跟踪取代传统模型预测控制算法中的参考电流跟踪,控制更加直接、有效。与直接转矩...

    针对传统模型预测控制的上述缺点,提出了一种改进的模型预测直接转矩控制算法。改进算法通过对电磁转矩的直接控制,以参考电磁转矩跟踪取代传统模型预测控制算法中的参考电流跟踪,控制更加直接、有效。与直接转矩控制相比,本文提出的算法无需对定子磁链进行精确控制或滞环控制。另外,成本函数的设计考虑了多个控制指标。首先,设立电压矢量切换约束,避免了逆变器两相甚至三相开关的同时切换,有效限制了逆变器的最大开关频率。其次,成本函数的设计加入了MTPA指标,通过合理设计成本函数,可以直接通过模型预测控制的滚动优化过程使得系统在额定转速以下时运行在MTPA工况下,无需额外的外部控制器。最后,针对转速大于额定转速的情况,设计了模型预测直接转矩控制方案下的弱磁控制方法,能够有效实现永磁同步电机的弱磁升速,适应于宽域调速领域。主要介绍基于模型预测直接转矩控制的MTPA算法,而弱磁控制算法将进行详细介绍。

     

    交流QQ  2382677323

     

     

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  • 自抗扰控制器,针对永磁同步电机具有强耦合和强非线性特性的特点,在分析永磁同步电机数学模型和自抗扰控制 原理的基础上,将自抗扰控制器应用于永磁同步电机的控制中,实现了永磁同步电机调速系统的自抗扰控制。 ...
  • 永磁同步电机矢量控制(一)——数学模型

    万次阅读 多人点赞 2019-05-17 09:51:21
    导师研究的课题是永磁同步... 1、永磁同步电机的数学模型 (参考于解小刚、陈进采用Id=0永磁同步电机矢量控制文章) 永磁同步电机是一个非线性系统,具有多变量、强耦合的特点。我们对其分析的时候有以下假设: ...

    注:
    1:此为永磁同步控制系列文章之一,应大家的要求,关于永磁同步矢量控制的系列文章已经在主页置顶,大家可以直接去主页里面查阅,希望能给大家带来帮助,谢谢。
    2:矢量控制的六篇文章后。弱磁、MTPA、位置控制系列讲解已经补充,也放在主页了,请大家查阅。
    3: 恰饭一下,也做了一套较为详细教程放在置顶了,内含基本双闭环、MTPA、弱磁、三闭环、模糊PI等基本控制优化策略,也将滑模,MRAS等无速度控制课题整理完成,请大家查看_

    导师研究的课题是永磁同步电机的控制,首先给我安排的任务就是将其矢量控制系统仿真搭建出来。本文记录矢量控制系统学习过程。因为是初学我的理解可能不够,其中每个内容的出处都会在文章内标注出来,大家可以参考原文原著。

    1、永磁同步电机的数学模型 (参考于解小刚、陈进采用Id=0永磁同步电机矢量控制文章)
    永磁同步电机是一个非线性系统,具有多变量、强耦合的特点。我们对其分析的时候有以下假设:

    • 忽略铁芯饱和,不计涡流和磁滞损耗

    • 忽略换相过程中的电枢反应

    • 转子上无阻尼绕组,永磁体无阻尼作用

    • 永磁体产生的磁场和三相绕组产生的感应磁场呈正弦分布

    • 定子绕组电流在气隙中只产生正弦分布的磁势,无高次谐波

    • 按照电动机应用建模
      在此理想条件下:
      1.1 永磁同步电机在三相静止坐标系下定子电压方程:(下图有误,定子磁链要求个导)
      这里写图片描述
      式中Rs为电枢电阻,ψa ψb ψc分别为abc三相磁链,ia ib ic 分别为其 abc三相的相电流。
      1.2 三相静止坐标系下磁链方程
      这里写图片描述
      其中Laa、Lbb、Lcc为各相绕组自感,且Laa=Lbb=Lcc,式中Mab等为绕组之间互感且均相等。ψf是永磁体磁链,θ为转子N极和a相轴线之间的夹角。
      经过CLARK和PARK左边变换后,得到其在dq坐标系下的数学模型:
      1.3 dq坐标系下电压方程
      这里写图片描述
      其中ud、uq为dq轴电压,id、iq为dq轴电流,ψd、ψq为dq轴磁链,Ld、Lq为dq轴电感,we为转速。
      1.4 dq坐标系下磁链方程
      这里写图片描述
      1.5 转矩方程
      在这里插入图片描述
      从上1.5中转矩方程可以看出,电磁转矩由两个部分组成,第一项是永磁体和定子绕组磁链之间相互作用产生,第二项则是由磁阻变化而产生的。这里我们需要区分一下凸极和隐极电机的区别,隐极电机由于Lq=Ld,所以磁阻变化转矩是凸极电机特有的,我们在搭建仿真的时候也需要注意这的电机类型。

      小结:
      永磁同步电机的数学模型解释了其内部构成,有助于我们设计控制策略,我们进行坐标变换和PI参数整定时都需要对其数学模型进行分析,很重要,很重要,很重要,说三遍!!!

    整理不易,希望大家帮忙点个赞呀,谢谢啦~_

    后续文章链接:

    永磁同步电机矢量控制到无速度传感器控制学习教程(PMSM)
    永磁同步电机矢量控制(二)——控制原理与坐标变换推导
    永磁同步电机矢量控制(三)——电流环转速环 PI 参数整定
    永磁同步电机矢量控制(四)——simulink仿真搭建
    永磁同步电机矢量控制(五)——波形记录及其分析
    永磁同步电机矢量控制(六)——MTPA最大转矩电流比控制
    永磁同步电机矢量控制(七)——基于id=0的矢量控制的动态解耦策略
    永磁同步电机矢量控制(八)——弱磁控制(超前角弱磁)
    永磁同步电机矢量控制(九)——三闭环位置控制系统
    永磁同步电机矢量控制(十)——PMSM最优效率(最小损耗)控制策略

    展开全文
  • 本文参考《永磁无刷电机及其驱动技术》的第三章永磁同步电机的动态模型,摘抄的目的在于可以时常翻一翻。3.1 两相永磁同步电机的实时模型推导永磁同步电机动态模型时基于以下假设:(1)定子绕组加以对称正弦分布的...

    本文参考《永磁无刷电机及其驱动技术》的第三章永磁同步电机的动态模型,摘抄的目的在于可以时常翻一翻。

    3.1 两相永磁同步电机的实时模型

    推导永磁同步电机动态模型时基于以下假设:

    (1)定子绕组加以对称正弦分布的磁动势;

    (2)电感随转子位置正弦变化;

    (3)饱和及参数变化忽略不计。

    永磁体置于转子上,定子绕组在空间以相差90度电角度排布,转子轴线(转子绕组)与定子直轴相差角度

    ,并且假设交轴沿着转子旋转的逆时针方向超前直轴。

    1ba61e66463be10741e4725e6a523527.png
    两极面装式PMSM结构简图

    从该图中可以清晰的表现出来,坐标ABC轴的方向是完全由定子绕组中的Ax、By、Cz的电流方向,利用右手定则得来的;而定子绕组(或永磁体)产生的主磁场

    就是直轴(d轴)。

    定子的交直轴电压方程可由定子电阻的电压降和磁链的微分之和求得,在每个绕组中可以表示为:

    其中

    表示微分算子,

    表示d轴与q轴绕组的电压;

    表示 d轴和q轴的定子电流 ;

    表示d轴和q轴的定子电阻 ;

    表示为d轴和q轴的定子磁链 ;

    定子绕组磁链可以写成绕组自身磁链产生的磁链和由其他绕组及永磁体产生的互磁链之和。(图解)

    其中,

    是瞬时转子的位置;

    因为绕组对称,故绕组电阻相等,可以表示为

    故d轴和q轴的定子电压可以表示成磁链和电阻压降的形式:

    式中

    分别表示 q轴和d轴的电感 ;

    都是表示互感,第一个下标代表产生反电势的电阻,且是因为第二个下标所代表的绕组中通以电流产生的;并且因为d轴和q轴绕组是对称的,所以二者相等。

    并且永磁同步电机 电感是转子位置的函数(在上式中的求微分表现形式可以看出 ),电感的推导如下:

    考虑自感

    a) 当转子位置为0时,考虑d轴电感情况:转子在此位置时,永磁体轴线与定子绕组的d轴重合,而气隙磁通的路径由于永磁体的存在而变长,(永磁体的相对磁导率几乎相等,铁芯的磁阻与之相比可以忽略),因而经过此路径的磁阻变大,绕组电感降低。

    下面对绕组电感降低进行解释:

    0eac3f054c0d0d0dde090d2ca1f7dd8a.png

    自感

    互感

    则由此可以知道,电感同磁阻成反比,此时绕组 电感降低,此位置对应着电感最小的位置,用

    表示

    b)当转子沿着逆时针方向转动时,磁阻减小,因而电感变大,一直到转子位置达到90度电角度时,此位置d轴磁通路径完全没有通过永磁体,仅仅通过转子的铁芯和双边气隙,故在此位置时(交轴位置 ),d轴绕组电感是最大的,电感用

    表示。

    由于绕组磁动势分布是正弦的,因此自感可以表示为两倍转子位置角的余弦函数。从而q轴和d轴绕组的自感可用转子在d、q位置时的绕组电感的最大值及转子位置表示:

    便于矩阵话的表现形式。

    进行检验:

    =0时等于
    ,在
    =90度时等于
    ,与上述的讨论是一致的。

    考虑互感

    空间中以相差90度布置的两个绕组,当其中一个绕组中通以电流时,其产生的磁链不会与另一个绕组交链。如果转子是表面光滑的圆柱体时,q轴和d轴绕组的互感为0。而对于永磁体内置与转子中的永磁电机来说,其存在凸极性,q轴和d轴的不均匀磁阻提供了通过q轴绕组的磁通路径,因而d轴绕组磁链一部分将会与q轴绕组相交链。

    当转子位置为0度和90度时,互耦合为0;

    当转子位置为-45度时,互耦合达到最大。

    若q轴和d轴绕组间互感按正弦方式变化,则其可以表示为:

    (实际永磁同步电机,

    ,在表贴式永磁同步电机中,因差别较小,常认为是相等的)

    将自感和互感带入到定子电压方程中,可以得到:

    注意:对于表贴式而言,L2=0,上式可以进行简化。

    因为电感依赖转子的位置,故上述方程的求解 非常繁琐,通过坐标变换来得到与转子位置无关的定子电压方程(变换到转子坐标系,则表现为与转子的位置无关了)。

    这种变换为

    ,以及
    (即表现为静止坐标系下的电流的导数有两相,其中包含一相为转速),可以得到转子坐标系下的永磁同步电机的模型为

    带上角标表示是在转子参考坐标系下。

    这个方程的形式:电压矢量=阻抗矩阵与电流矢量的积+转子磁链产生的运动反电势分量

    注意到此时阻抗矩阵中含有不依赖转子位置的恒定电感分量。

    电磁转矩是电流的函数,而转子速度取决于电磁转矩、负载转矩及负载相关参数(转动惯量、摩擦等),转矩表达式为两个电流量的乘积。

    以上是对两相永磁同步电机的分析,三相永磁同步电机推导类似


    电磁转矩

    电磁转矩是最重要的输出变量,其决定了电机的机械动态特性,如转子位置、速度等。它的推导如下:

    永磁同步电机的动态方程可以表示为:

    左乘电流矢量的转置阵,则有瞬时输入功率:

    这三个部分分别是定转子的电阻损耗、磁场储能的变化率、气隙功率。

    而气隙功率等于转子的机械角速度

    *气隙中的电磁转矩
    ,则有:

    ,P为电机极数。

    则有:

    由前面的电压公式可以得出矩阵G的表达式,再代入求解,可得

    前面的系数是由永磁同步电机三相到两相变换进行功率等效而引入的。

    或者是由

    其中的第三项就是气隙功率,除以机械角速度,就可以得到气隙转矩。

    而从电磁转矩的公式可以看出,当采用的永磁同步电机是表贴式时,则不存在磁阻转矩,可以使用id=0的控制策略,而对于内置式永磁同步电机,则适合采用最大转矩电流比来进行控制。

    展开全文
  • 永磁同步电机直接转矩控制-永磁同步电机直接转矩控制模型.rar 永磁同步电机直接转矩控制模型.rar 1.按照文件中的参考文献一步一个脚印搭建的永磁同步电机直接转矩控制模型,参数也经过本人...
  • 本文参考《永磁无刷电机及其驱动技术》的第三章永磁同步电机的动态模型,摘抄的目的在于可以时常翻一翻。3.1 两相永磁同步电机的实时模型推导永磁同步电机动态模型时基于以下假设:(1)定子绕组加以对称正弦分布的...

    本文参考《永磁无刷电机及其驱动技术》的第三章永磁同步电机的动态模型,摘抄的目的在于可以时常翻一翻。

    3.1 两相永磁同步电机的实时模型

    推导永磁同步电机动态模型时基于以下假设:

    (1)定子绕组加以对称正弦分布的磁动势;

    (2)电感随转子位置正弦变化;

    (3)饱和及参数变化忽略不计。

    永磁体置于转子上,定子绕组在空间以相差90度电角度排布,转子轴线(转子绕组)与定子直轴相差角度

    ,并且假设交轴沿着转子旋转的逆时针方向超前直轴。

    8280d4a065421afa1973af5334b52932.png
    两极面装式PMSM结构简图

    从该图中可以清晰的表现出来,坐标ABC轴的方向是完全由定子绕组中的Ax、By、Cz的电流方向,利用右手定则得来的;而定子绕组(或永磁体)产生的主磁场

    就是直轴(d轴)。

    定子的交直轴电压方程可由定子电阻的电压降和磁链的微分之和求得,在每个绕组中可以表示为:

    其中

    表示微分算子,

    表示d轴与q轴绕组的电压;

    表示 d轴和q轴的定子电流 ;

    表示d轴和q轴的定子电阻 ;

    表示为d轴和q轴的定子磁链 ;

    定子绕组磁链可以写成绕组自身磁链产生的磁链和由其他绕组及永磁体产生的互磁链之和。(图解)

    其中,

    是瞬时转子的位置;

    因为绕组对称,故绕组电阻相等,可以表示为

    故d轴和q轴的定子电压可以表示成磁链和电阻压降的形式:

    式中

    分别表示 q轴和d轴的电感 ;

    都是表示互感,第一个下标代表产生反电势的电阻,且是因为第二个下标所代表的绕组中通以电流产生的;并且因为d轴和q轴绕组是对称的,所以二者相等。

    并且永磁同步电机 电感是转子位置的函数(在上式中的求微分表现形式可以看出 ),电感的推导如下:

    考虑自感

    a) 当转子位置为0时,考虑d轴电感情况:转子在此位置时,永磁体轴线与定子绕组的d轴重合,而气隙磁通的路径由于永磁体的存在而变长,(永磁体的相对磁导率几乎相等,铁芯的磁阻与之相比可以忽略),因而经过此路径的磁阻变大,绕组电感降低。

    下面对绕组电感降低进行解释:

    be62cd13c8efed4db80b5b05ab2690bf.png

    自感

    互感

    则由此可以知道,电感同磁阻成反比,此时绕组 电感降低,此位置对应着电感最小的位置,用

    表示

    b)当转子沿着逆时针方向转动时,磁阻减小,因而电感变大,一直到转子位置达到90度电角度时,此位置d轴磁通路径完全没有通过永磁体,仅仅通过转子的铁芯和双边气隙,故在此位置时(交轴位置 ),d轴绕组电感是最大的,电感用

    表示。

    由于绕组磁动势分布是正弦的,因此自感可以表示为两倍转子位置角的余弦函数。从而q轴和d轴绕组的自感可用转子在d、q位置时的绕组电感的最大值及转子位置表示:

    便于矩阵话的表现形式。

    进行检验:

    =0时等于
    ,在
    =90度时等于
    ,与上述的讨论是一致的。

    考虑互感

    空间中以相差90度布置的两个绕组,当其中一个绕组中通以电流时,其产生的磁链不会与另一个绕组交链。如果转子是表面光滑的圆柱体时,q轴和d轴绕组的互感为0。而对于永磁体内置与转子中的永磁电机来说,其存在凸极性,q轴和d轴的不均匀磁阻提供了通过q轴绕组的磁通路径,因而d轴绕组磁链一部分将会与q轴绕组相交链。

    当转子位置为0度和90度时,互耦合为0;

    当转子位置为-45度时,互耦合达到最大。

    若q轴和d轴绕组间互感按正弦方式变化,则其可以表示为:

    (实际永磁同步电机,

    ,在表贴式永磁同步电机中,因差别较小,常认为是相等的)

    将自感和互感带入到定子电压方程中,可以得到:

    注意:对于表贴式而言,L2=0,上式可以进行简化。

    因为电感依赖转子的位置,故上述方程的求解 非常繁琐,通过坐标变换来得到与转子位置无关的定子电压方程(变换到转子坐标系,则表现为与转子的位置无关了)。

    这种变换为

    ,以及
    (即表现为静止坐标系下的电流的导数有两相,其中包含一相为转速),可以得到转子坐标系下的永磁同步电机的模型为

    带上角标表示是在转子参考坐标系下。

    这个方程的形式:电压矢量=阻抗矩阵与电流矢量的积+转子磁链产生的运动反电势分量

    注意到此时阻抗矩阵中含有不依赖转子位置的恒定电感分量。

    电磁转矩是电流的函数,而转子速度取决于电磁转矩、负载转矩及负载相关参数(转动惯量、摩擦等),转矩表达式为两个电流量的乘积。

    以上是对两相永磁同步电机的分析,三相永磁同步电机推导类似


    电磁转矩

    电磁转矩是最重要的输出变量,其决定了电机的机械动态特性,如转子位置、速度等。它的推导如下:

    永磁同步电机的动态方程可以表示为:

    左乘电流矢量的转置阵,则有瞬时输入功率:

    这三个部分分别是定转子的电阻损耗、磁场储能的变化率、气隙功率。

    而气隙功率等于转子的机械角速度

    *气隙中的电磁转矩
    ,则有:

    ,P为电机极数。

    则有:

    由前面的电压公式可以得出矩阵G的表达式,再代入求解,可得

    前面的系数是由永磁同步电机三相到两相变换进行功率等效而引入的。

    或者是由

    其中的第三项就是气隙功率,除以机械角速度,就可以得到气隙转矩。

    而从电磁转矩的公式可以看出,当采用的永磁同步电机是表贴式时,则不存在磁阻转矩,可以使用id=0的控制策略,而对于内置式永磁同步电机,则适合采用最大转矩电流比来进行控制。

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  • 永磁同步电机simulink模型,较复杂,可直接使用,需要相关论文及步骤可私信
  • Simulink永磁同步电机仿真模型,包括了电流、转矩、转速。
  • 搭建的永磁同步电机与matlab自带的模型进行仿真对比,效果一样
  • 1、永磁同步电机的数学模型 永磁同步电机是一个非线性系统,具有多变量、强耦合的特点。我们对其分析的时候有以下假设: 忽略铁芯饱和,不计涡流和磁滞损耗 忽略换相过程中的电枢反应 转子上无阻尼绕组,永磁体...
  • 永磁同步电机扩展数学模型分析
  • 单个永磁同步电机仿真模块,包括速度PI反馈调节和PWM脉冲调制控制电机
  • 基于SIMULINK,用SVPWM调制方式的永磁同步电机仿真模型,适合毕业设计
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  • 电机的总损耗中铁耗占有一定的比例,但在建立永磁同步电机数学模型时,通常都忽略了铁耗,由此提出了考虑铁耗时永磁同步电机(PMSM)的数学模型。在Matlab/Simulink下建立了PMSM的仿真模型,仿真结果证明了该电机数学模型...
  • 在电机的应用中,永磁同步电机的数学模型可以是在d / q 模型或者a b c 模型下建立。本文为了更好地 ...磁同步电机模型的正确性。由此为永磁同步电机的调速问题提供了更简化的模型和更广泛的应用范围。
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  • 永磁同步电机文献及配套Simulink永磁同步电机调速的仿真,包含永磁同步电机的数学模型,是SVPWM、FOC,基于DSP的永磁同步电机控制,详细介绍了永磁同步电机模型的搭建,电机参数设置、仿真参数设置、仿真结果分析等等
  • matlab开发-永磁同步电机PMSM动态数学模型永磁同步电机数学模型

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