稀土永磁同步电机之正弦波永磁同步电动机的dq轴数学模型

分析正弦波电流控制的调速永磁同步电动机最常用的方法就是内轴数学模型，它不仅可用于分析正弦波永磁同步电动机的稳态运行注能，也可用于分析电动机的瞬态性能。为建立正弦波水磁同步电动机的内轴数学模型，首先假设：

l）忽略电动机铁心的饱和；

2）不计电动机中的涡流和磁滞损耗；

3）电动机的电流为对称的三相正弦波电流。由此可以得到如「的电压、磁链、电磁转矩和机械运动方程（式中各量为瞬态值）电压方程：

4正弦波永磁同步电动机的矢t控制原理

近二十多年来电动机矢量控制、直接转矩控制等控制技术的问世和计算机人工智能技术的进步，使得电动机的控制理论和实际控制技术上升到了一个新的高度。目前，永磁同步电动机调速传动系统仍以采用矢量控制的为多。

4.1永磁同步电动机矢t控制原理简介

矢量控制实际上是对电动机定子电流矢量相位和幅值的控制。从式（7一22）可以看出，当永磁体的励磁磁链和直、交轴电感确定后，电动机的转矩便取决于定子电流的空间矢量止，，而i，的大小和相位又取决于，、和，也就是说控制枯和i，便可以控制电动机的转矩一定的转速和转矩对应于一定的峪和ivk，通过这两个电流的控制，使买际J和：跟踪指令值弓和叮，便实现了电动机转矩和转速的控制。

    上式中，电动机转子的位置信号由位于电动机非负载端轴伸上的速度、位置传感器（如光电编码器或旋转变压器等）提供通过电流控制环，可以使电动机实际输入三相电流iU 、，v和俪与给定的指令值端、，奋和场一致，从而实现了对电动机转矩的控制。需要指出的是，上述电流矢量控制对电动机稳态运行和瞬态运行都适用。而且，i己和，。是各自独立控制的，因此更便于实现各种先进的控制策略。

4 . 2正弦波永磁同步电动机矢量控制运行时的荃本电磁关系

正弦波永磁同步电动机的控制运行是与系统中的逆变器密切相关的，电动机的运行性能要受到逆变器的制约最为明显的是电动机的相电压有效值的极限值Uli，和相电流有效值极限值石，要受到逆变器直流侧电压和逆变器的最大输出电流的限制。当逆变器直流侧电压最大值为U时，丫接的电动机可达到的最大基波相电压有效值。

4.2.1电压极限椭圆

电动机稳定运行时，电压矢量的幅值。

4.2.2 电流极限圆

电动机的电流极限方程为。

4.2.3恒转矩轨迹

把电磁转矩公式（722）用标么值表示，当肠笋乌时可以得到。

    不论在第二象限还是在第三象限，某指令值的恒转矩轨迹上的任一点所对应的定子电流矢量均导致相同值的电动机转矩，这就牵涉到寻求一个幅值最小的定子电流矢量的问题，因为定子电流越小，电动机效率越高，所需逆变器容量也越低在图711中，某指令值的恒转矩轨迹上距离坐标原点最近的点，即为产生该转矩时所需的最小电流的空间矢量．把产生不同转矩值所需的最小电流点连起来、即形成电动机的最大转矩／电流轨迹，如图711中的实线所示。对L 、二氏的电动机来说，由于转子磁路对称，磁阻转矩为零，因而电动机的最大转矩／电流轨迹就是轴。凸极水磁同步电动机的最大转矩／电流轨迹也是一条关于d轴对称的曲线，且在坐标原点处与，轴相切，在第二象限和第三象限内的渐近线均为一条45的直线。这些清楚地反映了d 、 q轴电感不等的永磁同步电动机的转矩特性。因为q轴代表永磁转矩，恒转矩曲线上各点是永磁转矩和磁阻转矩的合成当转矩较小时，最大转矩／电流轨迹靠近宁轴，表明永磁转矩起主导作用。当转矩增大时，与电流平方成正比的磁阻转矩要比与电流成线性关系的永磁转矩增加得更快，故最大转矩／电流轨迹越来越偏离，轴。进一步的研究发现，定子齿的局部饱和将导致定子电流增加时电动机最大转矩／电流轨迹向q轴靠近。

5正弦波永磁同步电动机的矢量控制方法

永磁同步电动机用途不同，电动机电流矢量的控制方法也各不相同。可采用的控制方法主要有控制厂1控制、恒磁链控制、最大转矩／电流控制、弱磁控制、最大输出功率控制等。不同的电流控制方法具有不同的优缺点，如心一。最为简单。

 1可降低与之匹配的逆变器容量，恒磁链控制可增大电动机的最大输出转矩等。下面分别就几种最常用的矢量控制方法进行份析。

5.1 控制

从电动机端口看，相当于一台他励直流电动机，定子电流中只有交轴分量，且定子磁动势空间矢量与永磁体磁场空间矢量正交，月等于90 。，电动机转矩中只有水磁转矩分量．其值为。从图中可以看出，反电动势相量E 。与定子电流相量I同相。对表面凸出式转子磁路结构的永磁同步电动机来说，此时单位定子电流可获得最大的转矩。或者说，在产生所要求转矩的情况下，只需最小的定子电流，从而使铜耗下降，效率有所提高这也是表面凸出式转子图7-12磁场。