永磁同步电机转矩脉动抑制

８８

第３２卷第２４期２０１２年８月２５日

中国电机工程学报

３５１

ｖ０１．３２Ｎｏ．２４

Ａｕｇ．２５，２０１２

ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ

◎２０１２Ｃｈｉｎ．Ｓｏｃ．ｆｏｒＥ１ｅｃ．Ｅｎｇ

文章编号：０２５８—８０１３（２０１２）２４—００８８—０８中图分类号：ＴＭ

文献标志码：Ａ学科分类号：４７０－４０

永磁同步电机低转矩脉动的稳健设计

郭宏，钱浩

（北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京市海淀区１００１９１）

ＲｏｂｕｓｔＤｅｓｉｇｎｆｏｒＲｅｄｕｃｉｎｇ１＇ｏｒｑｕｅＲｉｐｐｌｅｉｎＰｅｒｍａｎｅｎｔ

ＧＵＯＨｏｎｇ，ＱＩＡＮＨａｏ

（ｓｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥ１ｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎ岛ＢｅｉｊｉｎｇｕｎｉＶｅｒｓｉｔｙＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａＪｌｄＡｓ虹Ｑｎａｕｔｉｃｓ，

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Ｍａｇｎｅｔ

Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ

Ｍｏｔｏｒ

Ｄｉｓ仃ｉｃｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９ｌ，ｃｈｉｎａ）

误差、材料属性偏差等噪声因子，造成了批量生产的电机间的转矩脉动特性分散，进而影响高精度永磁同步电机系统控制性能的一致性。为保证高精度场合用永磁同步电机的转矩脉动特性具有良好的稳健性，采用田口稳健设计方法，选取的

沈阳理工大学学士学位论文

摘 要

永磁同步电机以其结构简单、效率高、调速范围宽等优点，广泛应用于机械加工、航空航天和电力牵引等领域，而直接转矩控制是继矢量控制技术之后发展起来的一种新型高性能的交流调速技术，因此，永磁同步电机的直接转矩控制系统成为研究的热点。本文以研究高性能的永磁同步电机直接转矩控制系统为目的，具有重要的理论和实际意义。

本文结合大量的文献资料，介绍了永磁同步电机的结构、控制策略以及其直接转矩控制的研究现状与方向。

从空间矢量原理出发，介绍了调速系统中常涉及到的三种坐标系以及它们之间的变换理论，推导了永磁同步电机在各种坐标系下的数学模型，在此基础上详细地分析了永磁同步电机传统直接转矩控制和基于SVPWM的直接转矩控制系统的原理，并推导了SVPWM算法实现过程。最后，在MATLAB/Simulink环境下对传统的直接转矩控制系统进行仿真研究。

关键词：永磁同步电机；直接转矩控制；仿真；空间矢量脉宽调制技术

I

沈阳理工大学学士学位论文

Abstract

Permanent magnet synchronous machine with its simple structure,high effic

电气082 徐冬 学号：0803731153

浅谈永磁同步电机

永磁式同步电动机，是一种利用永磁体建立励磁磁场的小功率同步电动机。 永磁式同步电动机的定子产生旋转磁场，转子由永磁材料制成。永磁同步电动机能够在石油、煤矿、大型工程机械等比较恶劣的工作环境下运行，这不仅加速了永磁同步电机取代异步电机的速度，同时也为永磁同步电机专用变频器的发展提供了广阔的空间。

一、永磁同步电机原理

当永磁同步电动机的定子通入三相交流电时，三相电流在定子绕组的电阻上产生电压降。由三相交流电产生的旋转电枢磁动势及建立的电枢磁场，一方面切割定子绕组，并在定子绕组中产生感应电动势；另一方面以电磁力拖动转子以同步转速旋转。电枢电流还会产生仅与定子绕组相交链的定子绕组漏磁通，并在定子绕组中产生感应漏电动势。此外，转子永磁体产生的磁场也以同步转速切割定子绕组，从而产生空载电动势。

二、永磁同步电机的特点

永磁同步电动机结构简单、体积小、损耗小、效率高，和直流电机相比，它没有直流电机的换向器和电刷等缺点。和异步电动机相比，它由于不需要无功励磁电流，因而效率高、功率因数高、力矩惯量比大、定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可调、控制性能好；但它与异步

永磁同步电机的仿真模型

1、永磁同步电机介绍

永磁同步电动机(permanent Magnets synchronous Motor, PMSM),转子采用永磁材料,定子为短距分布式绕组,采用三相正弦波交流电驱动,且定子感应电动势波形呈正弦波\定子绕组通过控制功率管(如IGBT)的不同开关组合,产生旋转磁场跟踪永磁转子的位置,自动地维持与转子的磁场有900的空间夹角,以产生最大的电机转矩\旋转磁场的转速则严格地由永磁转子的转速所决定,PMSM具有直流电动机的特性,有稳定的起动转矩,可以自行起动,并可类似直流电动机对电机进行闭环控制,多用于伺服系统和高性能的调速系统。

永磁同步电动机按转子形状可以分为两类:凸极式永磁同步电机和隐极式永磁同步电机。它们的区别在于转子磁极所在的位置,凸极式永磁同步电机转子磁极是突起在轴上的,其直轴和交轴电感参数不相等\而隐极式永磁同步电机的转子磁极是内置在轴内的,直轴和交轴电感参数相等\凸极式转子具有明显的磁极,定子和转子之间的气隙是不均匀的,因此其磁路与转子的位置有关。

2、永磁同步电机的控制方法

目前对永磁同步电机的控制技术主要有磁场定向矢量控制技术（ field orientation control,FO

Ansoft Maxwell 14 永磁同步电机仿真步骤总结

首先是建立一个RMxprt文件，选择电机类型为下图的 Permanent-MagnetSynchronous Motor

只要按照下面的参数输入即可

磁钢材料NTP264H要自己定义

Danper是怎么出来的?要右键”Rotor’ ,选择 Insert Danper，就可以了

一键导入到maxwell14 2D瞬态场 里去分析即可，右键Analysis setup 的creat Maxwell design ，auto setup 要打勾

导入模型如图，是1/4模型（导入整个模型的方法？ 加注fragnet 1）

因为是1/4模型 ，所以要设置一个 Symmetry Multiplier ，右键”model”,就可以看到，设置如

永磁同步电机的仿真模型

1、永磁同步电机介绍

永磁同步电动机(permanent Magnets synchronous Motor, PMSM),转子采用永磁材料,定子为短距分布式绕组,采用三相正弦波交流电驱动,且定子感应电动势波形呈正弦波\定子绕组通过控制功率管(如IGBT)的不同开关组合,产生旋转磁场跟踪永磁转子的位置,自动地维持与转子的磁场有900的空间夹角,以产生最大的电机转矩\旋转磁场的转速则严格地由永磁转子的转速所决定,PMSM具有直流电动机的特性,有稳定的起动转矩,可以自行起动,并可类似直流电动机对电机进行闭环控制,多用于伺服系统和高性能的调速系统。

永磁同步电动机按转子形状可以分为两类:凸极式永磁同步电机和隐极式永磁同步电机。它们的区别在于转子磁极所在的位置,凸极式永磁同步电机转子磁极是突起在轴上的,其直轴和交轴电感参数不相等\而隐极式永磁同步电机的转子磁极是内置在轴内的,直轴和交轴电感参数相等\凸极式转子具有明显的磁极,定子和转子之间的气隙是不均匀的,因此其磁路与转子的位置有关。

2、永磁同步电机的控制方法

目前对永磁同步电机的控制技术主要有磁场定向矢量控制技术（ field orientation control,FO

永磁同步电机25112

精品文档

永磁同步电机

永磁同步电机是交流驱动系统以永磁同步电机为驱动电机的设备，它以永磁体替代电励磁电机的励磁绕组。随着新材料、机电一体化、电力电子、计算机、控制理论等各种相关新技术的快速发展，永磁同步电机控制系统已经开拓了很广泛的应用领域，能够实现高速、高精度、高稳定度、快速响应、高效节能的运动控制。

目录

?永磁同步电机的背景介绍

?永磁同步电机的系统结构

?永磁同步电机的数学模型

?永磁同步电机的控制策略

?永磁同步电机的背景介绍

o永磁同步电机概述永磁同步电机出现于20世纪50年代，它的运行原理与普通电激磁同步电机相同，但以永磁体激磁替代激磁绕

组激磁使得电机结构简单。永磁同步电机省略了普通同步电机所

特有的集电环和电刷，提高了电机运行的可靠性。由永磁体激

磁，无须激磁电流，因而提高了电机的效率和功率因数。

普通同步电机调节励磁电流的大小可以人为地改变励磁磁势的大

小。永磁同步电机以永磁体代替电励磁绕组作为磁势源，它对外

提供的磁通‰和磁势L随着外磁路磁导和电枢反应磁场的变化而

自动变化，无法直接调节永磁铁磁势的大小。永磁体作为磁路的

一部分，由于磁铁的磁导率低，对电枢反应磁场起削弱作用，使

得永磁同步电机的直轴电枢反应电抗比交轴反应电抗小得多。

无刷直流电机转矩脉动抑制方法综述

无刷直流电机转矩脉动抑制方法综述

周杰，侯燕

（河南工业大学电气工程学院，450007）

摘要：为扩大无刷直流电机在精度较高的伺服系统中的应用，必须尽量减小其转矩脉动。详细论述了无刷直流电机各种有效的转矩脉动抑制方法，并进行分类归纳。

关键词：无刷直流电机；转矩脉动；综述

中图分类号：TM33 文献标识码：B 文章编号：1004-0420(2007)06-0005-04

The review on torque ripple minimization of brushless DC motors

ZHOU Jie，HOU Yan

(College of Electrical Engineering，Henan University of Technology，450007) Abstract：To enlarge the application of brushless DC motor in higher accurateness servos，the torque ripple of brushless DC motor must be minimized. Aiming at the torque ripple at

永磁同步电机矢量控制原理

1.永磁同步电动机简介

永磁式同步电动机结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高，和直流电机相比，它没有直流电机的换向器和电刷等缺点。和其他类型交流电动机相比，它由于没有励磁电流，因而效率高，功率因数高，力矩惯量比较大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好；但它与异步电机相比，也有成本高、起动困难等缺点。和普通同步电动机相比，它省去了励磁装置，简化了结构，提高了效率。永磁同步电机矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的调速或定位控制，因此永磁同步电机矢量控制系统引起了国内外学者的广泛关注。近些年，人们对它的研究也越来越感兴趣，在医疗器械、化工、轻纺、数控机床、工业机器人、计算机外设、仪器仪表、微型汽车和电动自行车等领域中都获得应用。

1.1 永磁同步电机系统的结构

永磁同步电机的基本组成：定子绕组、转子、机体。定子绕组通过三相交流电，产生与电源频率同步的旋转磁场。转子是用永磁材料做成的永磁体，它在定子绕组产生的旋转磁场的作用下，开始旋转。

2.坐标变换

2.1 坐标变换

坐标变换，从数学角度看，就是将方程中原来的一组变量，用一组新的变量来代替。线性变换是指这种新旧变量之间存在线性关系。电动机中用到的坐标变

T

理论研究　　　　　　　　　　　　heoryResearch

永磁同步电机直接转矩控制理论基础与仿真研究

徐祖华,黄智伟,盛义发

(南华大学,湖南衡阳421001)

PrincipleandSimulationStudyonDirectTorqueControlinPermanentMagnetSynchronousMotor

XUZu-hua,HUANGZhi-wei,SHENGYi-fa(NanhuaUniversity,HunanHengyang421001,China)

　　摘　要:在永磁同步电机直接转矩控制原理的基础上,分析了在永磁同步电机与异步电机中实施直接转矩控制的异同,并针对永磁同步电机进行了仿真研究,结果表明该方法是永磁同步电机的一种高性能控制方式。

关键词:永磁同步电机;直接转矩控制;仿真中图分类号:TM341　　文献标识码:A文章编号:1004-7018(2003)05-0006-03

Abstract:Onthebasisofprincipleofdirecttorquecontrol(DTC)inpermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM),thedifferenceinDTCbetweenPMSM