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摘 要

永磁同步电机（PMSM）凭借其低损耗、高效率、结构简单等优点，已在民用、航天等诸多领域得到了广泛的应用，对PMSM的控制技术便成为了研究热点。当前PMSM的控制技术主要分为两种,(FOC)和(DTC)。矢量控制又可分为转子磁场定向矢量控制（RFOC），制(SFOC)和量控制(AFOC)。

本文就SFOC技术展开研究，尤其关注于定子磁通坐标系的提出及PMSM建模。提出了该种控制方法受控变量为定子磁通幅值与轴的交轴电流分量，将RFOC作为了对比。给出了就坐标系下的两种控制策略：电流闭环PI调节矢量控制系统，电流可控型PWM逆变控制系统逆变器馈电控制系统。并在两种控制系统之下对PI的整定和磁通的观测给出具体的方法。最后，对以上矢量控制的提出给出了仿真并得以验证和对比，获得较好的控制效果。

关键词：永磁同步电机 定子磁场定向 矢量控制

Research on Stator Flux Vector Control of Permanent Magnet Motor

ABSTRACT

PMSM has been widely used in many fields such as civil, aerospace and so on, and the control technology of PMSM has become a research hotspot by virtue of its advantages such as low loss, high efficiency and simple structure. The current PMSM control technology is divided into two kinds, the magnetic field orientation control (FOC) and direct torque control (DTC). The vector control can be divided into rotor field oriented vector control (RFOC), stator field oriented vector control (SFOC) and air gap magnetic field orientation vector control (AFOC).

This paper focus on the SFOC technology research, with particular emphasis on the stator flux (f, τ) coordinate system and PMSM modeling. The controlled variable is the the stator flux amplitude and crossed current component of the τ axis, and the RFOC is used as a contrast. Two control strategies are given for the (f, τ) coordinate system: the current closed - loop PI control vector control system, the current controllable PWM inverter control system inverter feed control system. And in the two control systems under the PI tuning and magnetic flux observations given a specific method. Finally, the simulation of the above vector control is given and verified, and are proved to obtain a great control effect.

Key Words: PMSM; Field Oriented Control; Stator Field Oriented; PI tuning

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 PMSM控制技术及其发展 1

1.2.1 2

1.2.2 电机调速理论及其发展 2

1.3 本文主要研究的内容 5

第二章 PMSM的结构与数学模型 6

2.1 PMSM的结构与特点 6

2.2 交流电机坐标系 7

2.2.1三相静止坐标系 7

2.2.2两相静止坐标系 8

2.2.3两相旋转坐标系 8

2.2.4定子磁通坐标系 9

2.3 PMSM的数学模型 9

2.3.1 三相静止坐标系中 PMSM的数学模型 9

2.3.2 两相静止坐标系中的PMSM数学模型 10

2.3.3 坐标系中的PMSM数学模型 10

2.3.4 坐标系中的PMSM数学模型 11

第三章 PMSM的矢量控制策略 12

3.1 RFOC控制原理 12

3.1.1基本原理 12

3.1.2控制系统 12

3.2 SFOC控制原理 13

3.2.1基本原理 13

3.2.2坐标系下的电流闭环PI调节矢量控制系统 15

3.2.3坐标系下的电流可控PWM逆变器馈电控制系统 15

3.3 SFOC的PI整定 17

3.3.1转速环PI的整定 17

3.3.2磁通环PI的整定 17

3.3.3电流环PI的整定 18

3.3.4磁通观测器 18

3.4 SFOC受控变量的限制策略 19

3.4.1电流和电压限制 19

3.4.2负载角的限制 19

第四章 矢量控制策略的仿真与结果分析 20

4.1 SFOC的电流闭环PI调节控制仿真 20

4.1.1仿真模型 20

4.1.2波形分析 22

4.2 RFOC的电流闭环PI调节控制仿真 24

4.2.1仿真模型 24

4.2.2波形分析 25

4.3 SFOC的电流可控PWM逆变器馈电控制仿真 28

4.3.1仿真模型 28

4.3.2波形分析 29

4.4结论 32

第五章 总结与展望 33

参考文献 34

致 谢 36

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

国内外永磁电机(PM)发展。早在，法国公司推出了N系列以下的高效PM，高了0.05-0.15，效率比感应电机高2%-8%。PMSM凭借其低损耗、高效率、结构简单等优点，在对高精度要求的场合，如航天航空、等方面获得了广泛的应用。

同时，随着等科学技术的飞速发展，尤其是控制理论的研究，已经逐步取代直流电机的领导地位，上升为的主流。

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