永磁同步门电机试验项目
永磁同步门电机的试验项目
型式试验中的○表示不少于3台，量产试验中□表示全检，△表示1台/1批，－表示不检。量产试验项目指制造厂在批量生产时，应该执行的检验项目，检验需有相应的记录，以便追溯检查。
永磁同步电机参数测量试验方法
一、实验目的 1. 测量永磁同步电机定子电阻、交轴电感、直轴电感、转子磁链以及转动惯量。 二、实验内容 1. 掌握永磁同步电机dq 坐标系下的电气数学模型以及机械模型。 2. 了解三相永磁同步电机内部结构。 3. 确定永磁同步电机定子电阻、交轴电感、直轴电感、反电势系数以及转动惯量。 三、拟需实验器件 1. 待测永磁同步电机1台； 2. 示波器1台； 3. 西门子变频器一台； 4. 测功机一台及导线若干； 5. 电压表、电流表各一件； 四、实验原理 1. 定子电阻的测量 采用直流实验的方法检测定子电阻。通过逆变器向电机通入一个任意的空间电压矢量U i (例如U 1)和零矢量U 0,同时记录电机的定子相电流,缓慢增加电压矢量U i 的幅值,直到定子电流达到额定值。如图1所示为实验的等效图,A 、B 、C 为三相定子绕组,U d 为经过斩波后的等效低压直流电压。I d 为母线电流采样结果。当通入直流时，电机状态稳定以后，电机转子定位，记录此时的稳态相电流。因此，定子电阻值的计算公式为： 1 ,2a d b c d I I I I I ===- (1) 23d s d U R I = (2)
图1 电路等效模型 2． 直轴电感的测量 在做直流实验测量定子电阻时,定子相电流达到稳态后,永磁转子将旋转到和定子电压矢量重合的位置,也即此时的d 轴位置。测定定子电阻后,关断功率开关管,永磁同步电机处于自由状态。向永磁同步电机施加一个恒定幅值,矢量角度与直流实验相同的脉冲电压矢量(例如 U 1),此时电机轴不会旋转(ω=0),d 轴定子电流将建立起来，则d 轴电压方程可以简化为： d d d q q d di u Ri L i L dt ω=-+d d d d di u Ri L dt =+ (3) 对于d 轴电压输入时的电流响应为： ()(1)d R t L U i t e R -=- (4) 利用式(4)以及测量得到的定子电阻值和观测的电流响应曲线可以计算得到直轴电感值。 其中U /R 为稳态时的电流反应，R 为测得的电机定子电阻。由上式可知电流上升至稳态值的倍时，1d R t L - =-，电感与电阻的关系式可以写成： 0.632d L t R =? (5) 其中为电流上升至稳态值倍时所需的时间. 3． 交轴电感的测量 测出L d 之后,在q 轴方向(d 轴加90°)施加一脉冲电压矢量。电压矢量的作用时间一般选取的很短 ,小于电机的机械时间常数,保证电机轴在电压矢量作用期间不会转动。则q 轴电压方
永磁同步电机双闭环矢量控制系统仿真实验指导书.doc
题目 1：永磁同步电机双闭环矢量控制系统仿真 一．实验目的 1．加深理解永磁同步电机矢量控制系统的工作原理 2．掌握永磁同步电机驱动系统仿真分析方法 二．实验要求： 1.永磁同步电机双闭环控制系统建模 2.电流控制器设计 3.电流环动态跟随性能仿真实验 4.转速控制器设计 5.转速环抗负载扰动性能仿真实验 6.给出仿真实验结果与理论分析结果的对比及结论 三．预习内容 注：以下所有找不到的器件均可以通过搜索框搜索 Simulink的启动在MATLAB中键入>>Simulink，进入Simulink library，2014 版本的可直接点击MATLAB界面上的 Simulink library，在Simulink界面上选择 File->New->Model 。如图 1 所示： 图 1 Simulink界面 在 Simulink一级标题下点击source 将 step( 阶跃函数 ) 拖入空白文件作为
转速给定，也可用两个ramp 函数相减，使转速缓慢达到预定转速，如图2： 图2 转速给定 在 Simulink一级标题下点击Ports & Subsystems 选择Subsystem 放入空白文件并双击，删除In1 和 Out1 的连线，如图 3： 图3 子函数模块 选择 Simulink>Continuous下的integrator、Simulink>discontinuous下的 Saturation、Simulink>math operation下的gain和Add，连好线后保存并返回，作为 PI 调节器，其中 saturation可设置上下限为100和-100，如图4：
永磁同步电机研究
永磁同步电机研究 一、绪论 目前，在电动汽车电驱动系统中，永磁同步电动机(PMSM)系统以其高技、高控制精度、高转矩密度、良好的转矩平稳性及低振动噪声的特点受到国外电动汽车界的高度重视，是更具竞争力的电动汽车驱动电机系统。而且，中国拥有占世界80％储量的稀土资源，发展永磁电机作为电动汽车牵引电机具有得天独厚的优势。 PMSM：permanent magnet synchronous motor 是指根据电机的反电动势进行区分定义的电机：正弦反电势的永磁同步电机。以前采用的交流传动需要一个变速齿轮机构来将电机的转距传递到轮轴上，而采用永磁同步电机可以将电机整体地安装在轮轴上，形成整体直驱系统，即一个轮轴就是一个驱动单元，省去了一个齿轮箱 优点： （1）PMSM起动牵引力大 （2）PMSM本身的功率效率高以及功率因素高； （3）PMSM直驱系统控制性能好； （4）PMSM发热小，因此电机冷却系统结构简单、体积小、噪声小； （5）PMSM允许的过载电流大，可靠性显著提高； （6）在高速范围中电机噪声明显降低； （7）系统传动损耗明显降低，系统发热量小； （8）系统采用全封闭结构，无传动齿轮磨损、无传动齿轮噪声，免润滑油、免维护； （9）整个传动系统重量轻，簧下重量也比传统的轮轴传动的轻，单位重量的功率大； （10）由于电机采用了永磁体，省去了线圈励磁，理论可节能10%以上； （11）由于没有齿轮箱，可对装向架系统随意设计：如柔式装向架、单轴转向架，使列车动力性能大大提高。
二、电动汽车电机的性能要求: 汽车行驶的特点是频繁地启动、加速、减速、停车等。在低速或爬坡时需要高转矩，在高速行驶时需要低转矩。电动机的转速范围应能满足汽车从零到最大行驶速度的要求，即要求电动机具有高的比功率和功率密度。电动汽车电动机应满足的主要要求可归纳为如下10个方面: (1) 高电压。在允许的范围内，尽可能采用高电压，可以减小电动机的尺寸和导线等装备的尺寸，特别是可以降低逆变器的成本。工作电压由THS的274 V提高到THS B的500 V;在尺寸不变的条件下，最高功率由33 kW提高到50 kW,最大转矩由350 N"m提高到400ON"m。可见，应用高电压系统对汽车动力性能的提高极为有利。 (2)转速高。电动汽车所采用的感应电动机的转速可以达到8 000一12 000 r/min，高转速电动机的体积较小，质量较轻，有利于降低装车的装备质量。(3)质量轻，体积小。电动机可通过采用铝合金外壳等途径降低电动机的质量，各种控制装置和冷却系统的材料等也应尽可能选用轻质材料。电动汽车驱动电动机要求有高的比功率(电动机单位质量的输出功率)和在较宽的转速和转矩范围内都有较高的效率，以实现降低车重，延长续驶里程;而工业驱动电动机通常对比功率、效率及成本进行综合考虑，在额定工作点附近对效率进行优化。(4)电动机应具有较大的启动转矩和较大范围的调速性能，以满足启动、加速、行驶、减速、制动等所需的功率与转矩。电动机应具有自动调速功能，以减轻驾驶员的操纵强度，提高驾驶的舒适性，并且能够达到与内燃机汽车加速踏板同样的控制响应。 (5)电动汽车驱动电动机需要有4一5倍的过载，以满足短时加速行驶与最大爬坡度的要求，而工业驱动电动机只要求有2倍的过载就可以了。 (6)电动汽车驱动电动机应具有高的可控性、稳态精度、动态性能，以满足多部电动机协调运行，而工业驱动电动机只要求满足某一种特定的性能。 (7)电动机应具有高效率、低损耗，并在车辆减速时，可进行制动能量回收。 (8)电气系统安全性和控制系统的安全性应达到有关的标准和规定。电动汽车的各种动力电池组和电动机的工作电压可以达到300 V以上，因此必须装备高压保护设备以保证安全。
三相永磁同步电机实验
实验三三相永磁同步电机实验 一、实验目的 1、掌握三相永磁同步电机结构特点 2、掌握三相永磁同步电机工作原理 3、掌握三相永磁同步电机运行特性 二、预习要点 1、三相永磁同步电机的工作原理 2、三相永磁同步电机的运行特性 三、实验项目 1、测量定子绕组的冷态电阻。 2、速度—频率n=f（f）测试 3、压频—转矩特性的测定 4、测取三相永磁同步电机在工频下的工作特性。 四、实验方法 1 2、屏上挂件排列顺序 HK91 3、测量定子绕组的冷态直流电阻。 将电机在室内放置一段时间，用温度计测量电机绕组端部或铁心的温度。当所测温度与冷却介质温度之差不超过2K时，即为实际冷态。记录此时的温度和测量定子绕组的直流电阻，此阻值即为冷态直流电阻。
(1) 伏安法 测量线路图为图3-1。直流电源用主控屏上电枢电源先调到50V。开关S选用D51挂件上的双刀双掷开关，R用1800Ω可调电阻。 图3-1 三相交流绕组电阻测定 量程的选择：测量时通过的测量电流应小于额定电流的20%，约为50毫安，因而直流电流表的量程用200mA档，直流电压表量程用20V档。 按图3-1接线。把R调至最大位置，合上开关S，调节直流电源及R阻值使试验电流不超过电机额定电流的20%，以防因试验电流过大而引起绕组的温度上升，读取电流值，再读取电压值。 调节R使A表分别为50mA，40mA，30mA测取三次，取其平均值，测量定子三相绕组的电阻值，记录于表3-1中。 4、速度—频率n=f（f）测试 (1) 按图3-2接线。电机绕组为Y接法，直接与涡流测功机同轴联接。
图3-2 速度—频率n=f（f）测试接线图 (2) 按下控制屏上的“启动”按钮，把交流调压器调至电压380V，首先按下变频器上的PU/EXT按钮，调节左侧旋钮使频率显示为零，然后按下RUN使电机运转起来，然后调节变频器左侧旋钮既可调节频率从而改变转速。观察电机旋转方向，每10H Z记录电机转速，（涡流测功机不加载）将得到的数据记录表3-2中。 5、压频—转矩特性的测定 (1) 测量接线图同图3-2,调节变频频率为10 Hz，调节涡流测功机加载，达到额定转矩 T N= 1.15N.m并保持不变。然后调节变频器旋钮，测取不同频率对应的电压值将数据记录于表3-3中。 比较带负载与不带负载时的压频特性曲线。 6、测取三相永磁同步电机在工频下的工作特性 （1）测量接线图同图3-3，同轴联接测功电机。
永磁同步电机的建模与仿真
研究生设计性实验论文 题目永磁同步电机的建模与仿真 专业机械工程课程名称、代码新能源汽车关键技术年级 2 013级姓名 学号 2131170103 时间 2014 年 1 月 任课教师成绩
永磁同步电机的数学建模与仿真 1. 永磁同步电机建模的流程图 2. 坐标变换的基本原理 电机控制中的坐标系有两种，一种是静止坐标系，一种是旋转坐标系。 （1）三相定子坐标系(A, B, C坐标系) 如图2-3所示，三相交流电机绕组轴线分别为A,B,C，彼此之间互差120度空间电角度，构成了一个A-B-C三相坐标系。空间任意一矢量V在三个坐标上的投影代表了该矢量在三个绕组上的分量。 （2）两相定子坐标系(α一β坐标系) 两相对称绕组通以两相对称电流也能产生旋转磁场。对于空间的任意一矢量，数学描述时习惯采用两相直角坐标系来描述，所以定义一个两相静止坐标系，即α一β坐标系，它的α轴和三相定子坐标系的A轴重合，β轴逆时针超前α轴90度空间电角度。由于轴固定在定子A相绕组轴线上，所以α一β坐标系也是静止坐标系。 （3）转子坐标系(d-q坐标系) 转子坐标系d轴位于转子磁链轴线上，q轴逆时针超前d轴90度空间电角度，该坐标系和转子一起在空间上以转子角速度旋转，故为旋转坐标系。对于同步电动机，d轴是转子磁极的轴线。永磁同步电机的空间矢量图如图2-3所示。 图中A、B、C为定子三相静止坐标系，选定α轴方向与电机定子A相绕组轴线一致，α-β为定子两相静止坐标系，转子坐标系d-q与转子同步旋转；θ为转子磁极d轴相对定子A相绕组或a轴的转子空间位置角；δ为定、转子磁链矢量
s ψ 、f ψ间夹角，即电机功角[8 ，9]。 图1静止两相坐标系到旋转两相坐标系变换 图2 坐标变换矢量图 从三相定子坐标系（A，B，C坐标系）变换到静止坐标系（α，β坐标系）的关系式为： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? - - - = ? ? ? ? ? ? c b a ? ? ? ? ? β α 2 3 2 1 2 3 2 1 1 3 2 （2-1） 从两相静止坐标系（α，β坐标系）变换到两相旋转坐标系（d，q坐标系）的关系式为： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? - = ? ? ? ? ? ? β α ? ? θ θ θ θ ? ? cos sin sin cos q d（2-2）从两相旋转坐标系（d，q坐标系）变换到两相静止坐标系（α，β坐标系）的关系式为：
永磁同步电机控制系统参数测定实验报告
课程名称：电气装备计算机控制技术指导老师：成绩： 实验名称：永磁同步电机控制系统参数测定实验类型：同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1.掌握永磁同步电机的基本结构和原理 2.探究永磁同步电机矢量控制算法的实现方法 3.研究PID控制器在电机控制系统中的整定方法 4.掌握运用MATLAB/Simulink实现电气控制相关控制系统的虚拟仿真实验 二、实验内容和原理 1.实验内容 依照上节设计的控制结构图，在MATLAB/simulink模块中建立仿真模型。系统参数设置：永磁电机转子磁通为0.22Wb，定子电阻为2.875Ω，d轴和q轴电感均为8.5mH，极对数设为1，额定转速设定为3000r/min，转动惯量为0.05kgm2。逆变器直流侧电压设定为600V，脉冲产生模块（SVWPM）中开关频率为5kHz，转速调节器比例系数Kp1、积分系数Kt1和电流调节器比例系数Kp2、及积分系数Kt2自行设定 2.实验原理 （1）永磁同步电机的基本分类与组成 永磁同步电机的分类多种多样，按照转子结构的不同可以分为表面式和内置式两种。表面式指永久磁极镶于转子导磁材料的外表面，这种结构易于获得足够的磁通密度和较高的矫顽力，但是这种结构的电机很难实现恒功率调速（弱磁调速），一般只能用于恒转矩的工业场合；内置式永磁同步电机是指永久磁极嵌于转子导磁材料内部，这种结构能够利用电枢反应实现弱磁调速，在恒功率和恒转矩场合都能应用。 根据电机转子磁钢几何形状的不同，转子磁场在空间的分布也不相同，应用广泛的主要有梯形波和正弦波两种。所以，当转子旋转时，产生在定子上的反电动势波形也有两种：一种为梯形波；另一种为正弦波。这样的变化就使得两种电机在模型、原理及控制方法上有所区别，为了区分由它们组成的永磁同步电机调速系统，习惯上把正弦波永磁同步电动机组成的调速系统称为正弦型永磁同步电动机(PMSM)调速系统，而由梯形波(方波)永磁同步电动机组成的调速系统，在原理和控制方法上与直流电动机调速系统类似，故称这种系统为无刷直流电动机(BLDCM)调速系统。本章选用正弦型永磁同步电机作为研究对象。 永磁同步电机基本结构主要包括：定子铁心、定子绕组和转子，其结构如图1所示： 图1 永磁同步电机结构图 （2）永磁同步电机的数学模型 永磁同步电机与一般的交流励磁同步电机相比，只是转子的励磁绕组被永磁体所代替，定子侧励磁完全相同。因此一般同步电机的基本公式对永磁同步电机同样适合，主要包括下面几个公式：
永磁同步电机双闭环矢量控制系统仿真实验指导书
题目1：永磁同步电机双闭环矢量控制系统仿真 一．实验目的 1．加深理解永磁同步电机矢量控制系统的工作原理 2．掌握永磁同步电机驱动系统仿真分析方法 二．实验要求： 1.永磁同步电机双闭环控制系统建模 2.电流控制器设计 3.电流环动态跟随性能仿真实验 4.转速控制器设计 5.转速环抗负载扰动性能仿真实验 6.给出仿真实验结果与理论分析结果的对比及结论 三．预习内容 注：以下所有找不到的器件均可以通过搜索框搜索 Simulink的启动在MATLAB中键入>>Simulink，进入Simulink library，2014版本的可直接点击MATLAB界面上的Simulink library，在Simulink界面上选择File->New->Model。如图1所示： 图1 Simulink界面 在Simulink一级标题下点击source将step(阶跃函数)拖入空白文件作为
转速给定，也可用两个ramp函数相减，使转速缓慢达到预定转速，如图2： 图2 转速给定 在Simulink一级标题下点击Ports & Subsystems 选择Subsystem放入空白文件并双击，删除In1和Out1的连线，如图3： 图3 子函数模块 选择Simulink>Continuous下的integrator、Simulink>discontinuous下的Saturation、Simulink>math operation下的gain和Add，连好线后保存并返回，作为PI调节器，其中saturation可设置上下限为100和-100，如图4：
图4 PI子函数模块设置 此PI调节器输出结果作为Iq的电流给定，同样方法得到一个PI调节器，输出结果作为电压给定，并设置saturation上下限为380和-380，Simulink下math operation选择sum双击并修改第二个“+”为“-”，如图5： 图5 转速和电流反馈PI调节 选择Simulink>Ports & Subsystems下的Subsystem 拖入并双击进入子系统，并添加2个In1和1个Out1如图6： 图6 接口模块 Simulink>math operation 下选择 Trigonometric Function、Product、Subtract、Add加入文件，设置好后保存并退出，作为逆Park变换，如图7：
永磁同步电机参数测量试验方法
永磁同步电机参数测量实验 一、实验目的 1. 测量永磁同步电机定子电阻、交轴电感、直轴电感、转子磁链以及转动惯量。 二、实验内容 1. 掌握永磁同步电机dq 坐标系下的电气数学模型以及机械模型。 2. 了解三相永磁同步电机内部结构。 3. 确定永磁同步电机定子电阻、交轴电感、直轴电感、反电势系数以及转动惯量。 三、拟需实验器件 1. 待测永磁同步电机1台； 2. 示波器1台； 3. 西门子变频器一台； 4. 测功机一台及导线若干； 5. 电压表、电流表各一件； 四、实验原理 1. 定子电阻的测量 采用直流实验的方法检测定子电阻。通过逆变器向电机通入一个任意的空间电压矢量U i (例如U 1)和零矢量U 0,同时记录电机的定子相电流,缓慢增加电压矢量U i 的幅值,直到定子电流达到额定值。如图1所示为实验的等效图,A 、B 、C 为三相定子绕组,U d 为经过斩波后的等效低压直流电压。I d 为母线电流采样结果。当通入直流时，电机状态稳定以后，电机转子定位，记录此时的稳态相电流。因此，定子电阻值的计算公式为： 1 ,2 a d b c d I I I I I ===- (1) 23d s d U R I = (2) 图1 电路等效模型 2． 直轴电感的测量 在做直流实验测量定子电阻时,定子相电流达到稳态后,永磁转子将旋转到和定子电压矢量重合的位置,也即此时的d 轴位置。测定定子电阻后,关断功率开关管,永磁同步电机处于自由状
态。向永磁同步电机施加一个恒定幅值,矢量角度与直流实验相同的脉冲电压矢量(例如U 1),此时电机轴不会旋转(ω=0),d 轴定子电流将建立起来，则d 轴电压方程可以简化为： d d d q q d di u Ri L i L dt ω=-+d d d d di u Ri L dt =+ (3) 对于d 轴电压输入时的电流响应为： ()(1)d R t L U i t e R -=- (4) 利用式(4)以及测量得到的定子电阻值和观测的电流响应曲线可以计算得到直轴电感值。 其中U /R 为稳态时的电流反应，R 为测得的电机定子电阻。由上式可知电流上升至稳态值的0.632倍时，1d R t L - =-，电感与电阻的关系式可以写成： 0.632d L t R =? (5) 其中t 0.632为电流上升至稳态值0.632倍时所需的时间. 3． 交轴电感的测量 测出L d 之后,在q 轴方向(d 轴加90°)施加一脉冲电压矢量。电压矢量的作用时间一般选取的很短,小于电机的机械时间常数,保证电机轴在电压矢量作用期间不会转动。则q 轴电压方程可以简化为： q q q d d q di u Ri L i L dt ωωψ=+++ q q q q di u Ri L dt =+ (6) q 轴电流将按如下的指数形式建立: ()(1)q R t L U i t e R -=- (7) 利用测量直轴电感的方法同样可以测量交轴电感。 此外，由于没有正好超前d 轴90°的电压矢量，需要施加一个60°和120°合成矢量来完成等效q 轴电压矢量的施加过程。并且在进行脉冲电压实验的过程中,电压幅值和作用时间 应选择适当。电压幅值选择太小,影响检测精度,过大可能使电流超过系统限幅值影响系统安全。作用时间过短,采样点少,获取的电流信息少,也会影响检测精度,作用时间过长,电流同样可能过大影响系统安全，并且电机容易发生转动。 4． 反电势系数的测量 采用空载实验法，即用测功机带动被测永磁同步电机以一定的转速旋转，同时保持被测电机负载开路，测试此时的电机空载相电压，即为反电势电压。结合转速、反电势可以计算得出相应的反电势系数，计算公式如下： 1000e E K n = ? (8) 式中：E 为反电势，n 为转速。电机的反电势系数，其定义为每1000PRM 时电机每相绕组上的反电势电压的有效值（请注意不是线线电压，是线到中性线的电压，单位为：V/KRPM/相） 这种方法需要将被测电机运行至发电状态，并且需要负载开路手动测试反电势。
普林亿威60kw永磁同步电机试验报告
深圳市民富沃能新能源汽车有限公司 检测报告 电动汽车用电机及其控制器 产品名称：电动汽车用电机及其控制器 产品型号：永磁同步电机：BS100-1000/520 永磁同步控制器：KBS100-1000/520 生产厂家：唐山普林亿威科技有限公司 试验类别：自主检测 深圳市民富沃能新能源汽车有限公司
深圳市民富沃能新能源汽车有限公司 1、任务来源及目的： 根据整车动力系统匹配的要求，需要通过试验检测普林亿威60kw永磁同步电机电动转矩转速特性及功率曲线、馈电转矩转速特性及功率曲线、峰值转矩峰值功率运行温升、峰值转速峰值功率运行温升、电机及控制器电动系统效率、电机及控制器馈电系统效率等性能参数，考核其检测结果是否符合GB/T18488.1-2006《电动汽车用电机及其控制器第一部分：技术条件》对电动汽车电机及其控制器的技术要求，特别是判断其能否满足3吨物流车的需要。2、检测依据： 2.1 方法依据 根据GB/T18488.2-2006《电动汽车用电机及其控制器第一部分：试验方法》的要求对样品进行检测。 2.2 判定依据 根据GB/T18488.1-2006《电动汽车用电机及其控制器第一部分：技术条件》的要求对样品进行判定。 3、样品情况及参数： 3.1、样品来源： 电机：唐山普林亿威科技有限公司 逆变器：蓝海华腾技术股份有限公司 3.2、样品数量：配套样品1套 3.3、样品参数：
深圳市民富沃能新能源汽车有限公司
深圳市民富沃能新能源汽车有限公司 4、检测时间及地点： 样件检测时间为2015年6月19日到2015年6月22日，检测地点位于民富沃能新能源汽车有限公司动力总成试验室。 5、检测结果
相永磁同步电动机试验
异步起动三相永磁同步电动机的起动电流和起动转矩较大，试验时将涉及到危险的电流、电压和机械力，所以应对被试电机的安装及运转情况进行检查，对所有试验应采取安全防护措施，以保证各项试验顺利进行。所有试验应由有相关知识和有经验的人员操作。 6.1.2 被试电机施以额定频率的电压，电压的变化范围从125%的额定电压开始逐步降低，其中应包括100%额定电压的测点。随电压降低，电流逐渐减小。当电流出现拐点后，应继续降低电压，直至电流回升到超过100%额定电压时的电流值出现，取10 至12 个电压点（大致均匀分布）。但在电流出现拐点处，测点应适当加密。在每个电压点，测取I0、U0、P0，并应测取θ 0或R0，根据温度与电阻成比例关系，利用试验开始前测得的绕组初始端电阻R1、初始温度θ 1及测取的每点温度，可确定每个电压点处的端电阻R0。 当按B法（见10.2.2条）测定电机效率时，必须测取每点的θ 0或R0； 6 6.3 空载反电动势测定 空载反电动势测定为永磁同步电动机特有的试验项目。可用反拖法和最小电流法测定，推荐采用 反拖法。 6.3.1 反拖法（发电机法） 用原动机与被试电动机机械连接。原动机拖动被试电动机在同步转速下作为发电机空载运行。分别测量被试电动机的出线端电压电动机铁心的温度和环境温度。 6.3.2 最小电流法 电动机在额定电压、额定频率下空载运转达到稳定，调节电动机的外加端电压。使其空载电流最小，此时的外加端电压可近似认为电动机的空载反电动势。分别测量被试电动机的出线端电压U ， ab 环境温度。 7 堵转试验 7.1 堵转时的电流、转矩和功率的测定 堵转试验在电机接近实际冷状态下进行。试验前，应尽可能事先用低电压确定对应于最大堵转电流和最小堵转转矩的转子位置。试验时，应将转子堵住。电机在堵转状态下，转子振荡较大，应考虑采取措施减小波动。试验时，可以先将电源电压调整到额定值的20%以下，接入被试电机，保持额定频率，尽快升高电源电压，并在电气稳定后，迅速同时读取电压、电流、输入功率和转矩的稳定读数。为避免电机过热，试验必须从速进行。 试验时，施于定子绕组的最高电压尽可能从不低于0.9倍额定电压开始，然后逐步降低电压，其间、共测取5～7点读数，每点应同时测取下列数值： UK 、IK 、TK或PK 。每点读数时，通电持续时间应不超过10s，以免绕组过热。 7.1.2 如限于设备，对100kW 以下的电动机，堵转试验时的最大IK应不低于4.5 倍IN ；对100kW～300kW 的电动机，应不低于2.5～4.0 倍IN ；对300kW～500kW 的电动机，应不低于1.5～2.0 倍IN ；对500kW 以上的电动机，应不低于1.0～1.5 倍IN 。在最大电流至额定电流范围内，均匀地测取不少于5 点读数。 根据试验数据，绘制三相线电流平均值对三相线电压平均值的关系曲线如图3 所示，并将电压- 电流曲线上的最高试验电压处顺曲线的直线部分延长，与横轴交于U′点。 图3 堵转特性曲线（Ⅱ） 7.1.3 对100kW 以上的电动机，如限于设备不能实测转矩时，允许用公式（13）计算转矩。此时应在
基于FPGA 的永磁同步电动机矢量控制IP 核的研究
基于FPGA的永磁同步电动机矢量控制IP核的研究 赵品志 摘要 论文首先分析了永磁同步电动机的数学模型及矢量控制的原理。研究了使用现代EDA工程设计方法，在FPGA上实现单芯片交流伺服控制系统的结构和具体实现方法。其次，详细分析了空间矢量脉宽调制(SVPWM)原理，利用Verilog HDL硬件电路描述语言，编写了SVPWM、坐标变换、串行通信、位置检测等IP模块，并进行了仿真和验证。最后，将本文编写的主要SVPWM IP模块、串行通信、位置检测等IP模块在Quartus II 3.0软件中进行综合编译，并通过ByteBlaster II下载电缆将生成的网络表配置到NIOS II开发板上的Cyclone 系列FPGA EP1C20F400C7芯片中，经过实验测试，验证了所编写的IP模块的正确性。 关键词：矢量控制，空间矢量脉宽调制，FPGA，IP 引言 为满足现代数控系统技术与市场发展需求，伺服系统出现交流化、数字化、智能化三个主要发展动向。伺服系统按其采用的驱动电动机的类型来分，主要有两大类：直流伺服系统和交流伺服系统，其中交流伺服系统又可分为感应电动机伺服系统和永磁同步电动机交流伺服系统[1]。以直流伺服电机作为驱动器件的直流伺服系统，控制电路比较简单，价格较低。其主要缺点是直流伺服电机内部有机械换向装置，碳刷易磨损，维修工作量大，运行时易起火花，给电机的转速和功率的提高带来较大的困难。交流异步电机虽然价格便宜、结构简单，但早期由于控制性能差，所以很长时间没有在伺服系统上得到应用。随着电力电子技术和现代电机控制理论的发展，1972年，德国西门子的Blaschke提出了交流异步电动机的矢量控制理论。该理论通过矢量旋转变换和转子磁场定向，将定子电流分解为与磁场方向一致的励磁分量和与磁场方向正交的转矩分量，得到类似直流电动机的解耦的数学模型，使交流电动机的控制性能得以接近或达到他励直流电动机的性能。1980年，德国人Leonhard为首的研究小组在应用微处理器的矢量控制的研究中取得进展，使矢量控制实用化[2]。90年代以来，随着永磁材料性能的大幅度提高和价格的降低，永磁同步伺服电动机得到了长足的发展。交流伺服系统采用永磁同步伺服电机作为驱动器件，可以和直流伺服电机一样构成高精度、高性能的半闭环或全闭环控制系统，由于永磁同步伺服电机内是无刷结构，几乎不需维修，体积相对较小，有利于转速和功率的提高。目前永磁同步交流伺服系统已在很大范围内取代了直流伺服系统。在当代数控系统中，伺服技术取得的突破可以归结为：交流伺服取代直流伺服、数字控制取代模拟控制[3][4]。 最初，交流伺服电机的变频调速都是由分立器件实现的，不可避免地存在温漂、老化等问题。这种方法所使用的器件数目非常多，而且结构也很复杂，这就使得系统的可靠性、精度很难保证在一个较高的水平。另外，用分立元件实现数字脉宽调制需要使用波形发生器，而分立元件的工作频率有限，因而很难实现高性能高精度的数字脉宽调制。利用分立元件实现较复杂的脉宽调制技术（如SVPWM）有很大的困难，复杂的逻辑关系难以实现。这些都驱使人们寻求其它实现数字脉宽调制的方法。其中单芯片系统（SOPC）使这种想法成为可能，在单芯片上可以实现复杂而精确的逻辑运算，运算速度比分立元件高得多，因而越来越受到人们的重视。本文对实现SOPC有很大帮助，利用Quartus软件生成的网络表可以直接用于芯片的生产[5]。
永磁同步电机矢量控制仿真实验总结
永磁同步电机矢量控制实验总结 矢量控制是交流电机的一种高性能控制技术，最早由德国学者Blaschke 提出。其基本思想是根据坐标变换理论将交流电机两个在时间相位上正交的交流分量转换为空间上正交的两个直流分量，从而把交流电机定子电流分解成励磁分量和转矩分量两个独立的直流控制量，分别实现对电机磁通和转矩的控制，然后再通过坐标变换将两个独立的直流控制量还原为交流时变量来控制交流电机，大大提高了调速的动态性能。随着新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电机（PMSM ）成为近年来发展较快的一种电机。它具有气隙磁密度高、转矩脉动小、转矩/ 惯量比大的优点，与传统的异步电机相比，节能效果明显、效率高、结构轻型化、维护容易、运行稳定、可靠性高、输出转矩大，得到了越来越广泛的应用和重视，是目前交流伺服系统中的主流电机。 1 永磁同步电机的数学模型 永磁同步电机模块可工作于电动机方式或发电机方式，运行方式由电机电磁转矩符号决定（为正则是电动机状态，为负则是发电机状态）。对永磁同步电机模型作如下假设：不考虑铁心饱和，忽略端部效应；涡流损耗、磁滞损耗忽略不计；定子三相电流产生的空间磁势及永磁转子的磁通分布呈正弦波形状，忽略磁场的高次谐波；不考虑转子磁场的突极效应；永磁材料的电导率为零，永磁体的磁场恒定不变。运用坐标变换理论，可以得到在同步旋转的两相坐标系下（d-q ）的永磁同步电机的数学模型。 电压方程为： q d d d P Ri u ωψψ-+= d q q q P Ri u ωψψ-+= 定子磁链方程为： f d d d i L ψψ+= q q q i L =ψ 电磁转矩方程为： )(q d d q p e i i n T ψψ-= 式中：d u 、q u 、d i 、q i 、d ψ、q ψ分别为d-q 轴上的定子电压、电流和磁链分量；R 为电机定子绕组电阻；d L 和q L 分别为永磁同步电机d-q 轴上的电感；f ψ为永磁体在定子上产生的耦合磁链；ω 为d-q 坐标系的旋转角频率；e T 为电机电磁转矩；p n 为磁极对数；p 为微分算子。
Mawell仿真永磁同步电机步骤
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，就可以了所有参数输入完毕，现在要定义个求解设置，右键“Analysis”添加一个setup， 模型 绕组的连接如下 求解结果 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，设置如下
电机在零负载转矩的起动：点击“model”的树，将其展开，双击Motion setup 作如下设置 为了得到，更好的仿真图像，设置一下仿真时间，双击Solve setup 作如下设置 以下就是在零负载转矩的情况下的得出的各种起动时间图，横轴的时间单位是毫秒（ms） 做完了以上的仿真，再做一个电机在额定负载下的起动过程，把上面的文件 复制一下，然后改一下名称，结果如图 然后双击负载的那个，改一个参数就可以，要改的参数，在motion setup 里（上面有提到过的）将load Torque 设置成如下就可以，然后开始让电脑开始仿真（Analys all） 结果的图如下
永磁同步电机参数测量试验方法.docx
一、实验目的 1.测量永磁同步电机定子电阻、交轴电感、直轴电感、转子磁链以及转动惯量。 二、实验内容 1.掌握永磁同步电机 dq 坐标系下的电气数学模型以及机械模型。 2.了解三相永磁同步电机内部结构。 3.确定永磁同步电机定子电阻、交轴电感、直轴电感、反电势系数以及转动惯量。 三、拟需实验器件 1.待测永磁同步电机 1 台； 2.示波器 1 台； 3.西门子变频器一台； 4.测功机一台及导线若干； 5.电压表、电流表各一件； 四、实验原理 1.定子电阻的测量 采用直流实验的方法检测定子电阻。通过逆变器向电机通入一个任意的空间电压矢量U i(例如 U1)和零矢量U0,同时记录电机的定子相电流, 缓慢增加电压矢量U i的幅值,直到定子电流达到额定值。如图 1 所示为实验的等效图,A 、B、C 为三相定子绕组, U d为经过斩波后的等效 低压直流电压。 I d为母线电流采样结果。当通入直流时，电机状态稳定以后，电机转子定位，记录此时的稳态相电流。因此，定子电阻值的计算公式为： I a I d , I b I c 1 (1) I d 2 2U d (2) R s 3I d
I d A O U d B C 图 1 电路等效模型 2．直轴电感的测量 在做直流实验测量定子电阻时, 定子相电流达到稳态后, 永磁转子将旋转到和定子电压矢量 重合的位置 , 也即此时的 d 轴位置。测定定子电阻后, 关断功率开关管, 永磁同步电机处于自 由状态。向永磁同步电机施加一个恒定幅值, 矢量角度与直流实验相同的脉冲电压矢量( 例如U1),此时电机轴不会旋转( ω=0),d轴定子电流将建立起来，则 d 轴电压方程可以简化为： di d u d Ri d di d u d Ri d L q i q L d dt L d dt (3)对于 d 轴电压输入时的电流响应为： i (t) R t U (1 e L d )(4) R 利用式 (4) 以及测量得到的定子电阻值和观测的电流响应曲线可以计算得到直轴电感值。 其中 U/ R为稳态时的电流反应，R 为测得的电机定子电阻。由上式可知电流上升至稳态值的 倍时，R t1，电感与电阻的关系式可以写成： L d L d t 0.632 ? R (5) 其中为电流上升至稳态值倍时所需的时间. 3．交轴电感的测量 测出 L d之后,在q轴方向(d轴加90°)施加一脉冲电压矢量。电压矢量的作用时间一般选取 的很短 , 小于电机的机械时间常数, 保证电机轴在电压矢量作用期间不会转动。则q轴电压方