多相永磁同步电动机的矢量控制及仿真

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多相永磁同步电动机的矢量控制及仿真!

于飞，张晓锋，李槐树

（海军工程大学电气工程系，湖北武汉&%""%%）

摘要：建立了多相永磁同步电动机定子静止坐标系以及!、"旋转坐标下的数学模型，对多相永磁同步电动机的矢量控制系统进行了一般性分析+针对表面式永磁电动机提出了一种简单高效的转子磁场定向控制方法+采用,-./0-1234,5对系统进行了动态仿真研究+

关键词：多相永磁同步电动机；矢量控制；系统仿真；4,5

中图分类号：67%&)文献标识码：8

进入)"世纪’"年代以后，船舶电力推进技术得到了迅速的发展，目前这一技术已开始在相关领域引起了广泛的重视+舰艇采用电力推进，在隐身性、操纵性、经济性、生命力以及武备系统性能等各个方面都可以获得极大提高，是)!世纪海军舰艇发展的重要方向［!］+

在舰艇的综合电力推进系统中，推进电机及其调速是其中的关键技术+在推进电动机的选择上，交流电机取代直流电机已经成为不可逆转的趋势，交流电机中又以永磁同步电动机特点突出而倍受关注［)］+另外，为了适应海军舰艇战术性能的需要，求推进电机输出功率大、转矩脉动小，并有一定的容错性，这样，采用多相化方案就成为必然的选择+

交流电机调速方式中，变频调速是性能最好的调速方式+然而，电机的调速归根结底是通过改变转矩来实现的，交流电机是一个强耦合、非线性、多变量的控制对象，一般的变频控制方式很难实现对它的精确控制，当矢量控制技术出现后，这种情况才得到改观+目前矢量控制技术在各类电机调速中已经得到了广泛的应用，但是对于多相电机的矢量控制技术还很少有涉及，因此本文的研究对舰船电力推进的发展具有一定的意义+

!多相永磁同步电动机的数学模型

为了分析方便，假设所研究的多相永磁同步电机为理想电机，满足下列特点：

（!）气隙磁场按正弦分布，忽略空间谐波磁场的影响；

（)）忽略电机铁心的饱和、磁滞及涡流的影响；

（%）定子绕组在空间上星型对称分布，相邻两个绕组空间角度相差)! #

；

（&）永磁体等效为一个励磁绕组，其励磁电流$

%!

恒定不变，电机转子上的阻尼回路

看成两组等效的阻尼绕组———直轴阻尼绕组和交轴阻尼绕组+

!+!定子多相静止坐标系下的数学模型［"，#］

在数学模型中，对各个物理量的下标作如下规定：

&表示定子量，!，)，%，…，#分别表示定子第!，)，%，…，#相的量；’表示转子量；%!表示励磁绕组分量；’!表示阻尼绕组直轴分量；’"表示阻尼绕组交轴分量+

根据基尔霍夫电压定律和法拉第电磁定律对电机的各个绕组回路列写方程，可以得到多相永磁同

!收稿日期：)"""9!!9"*；修订日期：)"""9!)9)(

作者简介：于飞（!#*:9），男，硕士生+

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