畢業(yè)設計--永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)分析仿真的論文(外文翻譯)

1、<p>　本科畢業(yè)設計（論文）</p><p>　　畢業(yè)設計(論文)任務書</p><p>　　學院：電氣工程學院 系級教學單位：電氣工程系 </p><p>　學號xx學生姓名xx專 業(yè)班 級里仁應電09-2</p><p>　題目題目名稱永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)分析仿真<

2、;/p><p>　題目性質1.理工類：工程設計 （ ）；工程技術實驗研究型（ ）；理論研究型（ ）；計算機軟件型（ ）；綜合型（ ）。2.文管類（ ）；3.外語類（ ）；4.藝術類（ ）。</p><p>　題目類型1.畢業(yè)設計（ ） 2.論文（ ）</p><p>　題目來源科研課題（ ）

3、 生產實際（ ）自選題目（ ） </p><p>　主要內容1 查詢矢量控制控制的技術資料，閱讀消化理解工作原理。2 掌握永磁同步電機矢量控制控制的一般原理。3 根據以上原理，設計一個PMSM矢量控制系統(tǒng)，并給出仿真過程及結果。4 給出全部設計參數(shù)和圖紙。</p><p>　基本要求按電氣工程學院本科生學位論文撰寫規(guī)范的要求完成設計說明書一份（不少于2.4萬字），A0圖紙。說明書及

4、插圖一律打印，要求條理清晰、文筆流暢、圖形及文字符號符合國家現(xiàn)行標準。3．按學院指定的地點進行設計，嚴格按照進度計劃完成畢業(yè)設計任務。</p><p>　參考資料1．矢量控制的相關文獻2．PMSM矢量控制的相關文獻3．工程設計的相關文獻</p><p>　周 次1—4周5—8周9—11周12—15周16—17周</p><p>　應完成的內容查閱并消化理解資料，找出

5、主要問題，確定主電路拓撲了解工作原理，設計、計算電路有關參數(shù)。利用仿真軟件進行局部電路的仿真。給出全部工程圖紙和元器件表。撰寫論文畫圖、準備答辯</p><p>　指導教師：xx職稱：副教授2012 年12 月 12日系級教學單位審批：年 月 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　交流永磁同步電機由于無勵磁、損

6、耗小、效率高、結構簡單以及速度準確恒定，近年來在運動控制領域內得到廣泛應用。本文介紹了永磁同步電機的分類以及我國可達到的最高水平和世界可達到的最高水平，主要進行了永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的研究，其主要內容如下：</p><p>　　本文首先介紹了永磁同步電機在三相靜止坐標系下和兩相旋轉坐標系下的數(shù)學模型和坐標變換的內容之后，論文對電壓空間矢量(SVPWM)的原理、合成,扇區(qū)判斷,矢量作用時間，切換時間等進行了詳細

7、的說明。此外，在MATLAB中做出了實現(xiàn)電壓空間矢量(SVPWM)的原理、合成,扇區(qū)判斷,矢量作用時間，切換時間功能的模塊，接著又建立了基于MATLAB的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的框圖。之后，選擇了合適的PI調節(jié)器參數(shù)，通過調節(jié)它得到了較好的仿真波形。最后，通過觀察電機轉子的瞬時位置角波形、轉速波形和定子、轉子電流波形更好地控制了電機。本論文的仿真結果證明了采用基于的轉速、電流雙閉環(huán)控制方式配合電壓矢量控制可以較好實現(xiàn)對永磁同步電機的控

8、制。</p><p>　　關鍵詞　永磁同步電機；矢量控制；MATLAB；坐標變換; PI調節(jié)器</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Ac permanent magnet synchronous motor due to no excitation, low loss, high efficiency, s

9、imple structure and accurate constant speed, in recent years is widely applied in motion control field. Classification of permanent magnet synchronous motor were introduced in this paper, and can achieve the highest leve

10、l in our country and the world can reach the highest level, mainly for the permanent magnet synchronous motor vector control system of research, its main content is as follows: </p><p>　　Switching time and s

11、o on were carried on the detailed description. In addition, the realization of the principle of voltage space vector (SVPWM), synthetic, sector, vector effect time, switching time module in MATLAB to make by me. Then a p

12、ermanent magnet synchronous motor vector control system based on MATLAB block diagram was success established by me. Later, suitable PI controller parameters were chosen by me. Simulation waveform is good by adjusting th

13、e parameter of PI regulator. Finally, th</p><p>　　Key words: permanent magnet synchronous motor; Vector control; Matlab; Coordinate transformation; PI tuning</p><p><b>　　目 錄</b></

14、p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.2永磁同步電機1</p><p>　　1.2.1

15、永磁同步電機簡介1</p><p>　　1.2.2國內外永磁同步電機的發(fā)展情況3</p><p>　　1.3永磁同步電機矢量控制技術5</p><p>　　1.4 MATLAB仿真系統(tǒng)6</p><p>　　1.4.1 MATLAB簡介6</p><p>　　1.4.1 MATLAB發(fā)展狀況10</p

16、><p>　　1.5本章小結12</p><p>　　第2章 永磁同步電機數(shù)學模型及矢量控制原理13</p><p>　　2.1永磁同步電機的數(shù)學模型13</p><p>　　2.2電壓空間矢量控制（SVPWM）15</p><p>　　2.2.1空間矢量的定義16</p><p>　　2

17、.2.2 SVPWM的原理17</p><p>　　2.2.3 SVPWM的合成20</p><p>　　2.2.4 SVPWM的扇區(qū)判斷22</p><p>　　2.2.5 七段式SVPWM的實現(xiàn)22</p><p>　　2.3本章小結23</p><p>　　第3章 基于MATLAB 的永磁同步電機

18、矢量控制系統(tǒng)模塊設計24</p><p>　　3.1基于MATLAB 的SVPWM 仿真25</p><p>　　3.1.1 扇區(qū)判斷部分的Simulink框圖25</p><p>　　3.1.2 參數(shù)X ,Y ,Z 形成的Simulink框圖26</p><p>　　3.1.3 矢量作用時間的Simulink框圖26<

19、/p><p>　　3.1.4 扇區(qū)比較值Simulink框圖27</p><p>　　3.2本章小結28</p><p>　　第4章參數(shù)計算29</p><p>　　4.1調節(jié)器設計29</p><p>　　4.1.1 常規(guī)PI控制器的設計30</p><p>　　4.1.2 PI控

20、制器的參數(shù)設定31</p><p>　　4.2本章小結34</p><p>　　第5章 仿真結果與分析35</p><p>　　5.1仿真分析35</p><p>　　5.2本章小結39</p><p><b>　　結論40</b></p><p><b&

21、gt;　　參考文獻41</b></p><p><b>　　致謝44</b></p><p>　　附錄1 開題報告45</p><p>　　附錄2 文獻綜述50</p><p>　　附錄3 中期報告54</p><p>　　附錄3 中文譯文59</p><

22、;p>　　附錄5 外文原文68</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題背景</b></p><p>　　由于現(xiàn)代電力電子技術、微電子技術及計算機技術等支撐技術的快速發(fā)展，以永磁同步電機作為執(zhí)行機構的交流調速系統(tǒng)的發(fā)展得以極大的跨進。以DSP為核心的全數(shù)字伺服系統(tǒng)，

23、由于其控制靈活，智能化水平高，參數(shù)易修改，便于分布式控制等優(yōu)點，已成為當今交流調速系統(tǒng)發(fā)展的大趨勢。由于調速控制技術是決定交流調速系統(tǒng)性能好壞的關鍵技術之一，所以這也是國外交流調速技術封鎖的主要部分。隨著國內交流調速使用的電機及驅動器等硬件技術逐步成熟，以軟形式存在于控制芯片中的調速控制技術已成為制約我國高性能交流調速技術及產品發(fā)展的瓶頸。所以，雖然國內變頻調速系統(tǒng)的研究非?；钴S，但是在產業(yè)化方面仍然不是很理想，市場的大部分還是被國外公

24、司所占據，為了加快國內變頻調速系統(tǒng)的發(fā)展，就需要對國際變頻調速技術的發(fā)展趨勢有一個全面的了解和學習，并且有所創(chuàng)新。因此研究高性能交流調速控制技術，特別是最具應用前景的永磁同步電機調速控制技術，具有重要的理論意義和實用價值。</p><p><b>　　1.2永磁同步電機</b></p><p>　　1.2.1永磁同步電機簡介</p><p>　

25、　永磁（PM）電機具有高轉矩/慣量比、功率密度高、效率和功率因數(shù)高的特點,因此在工業(yè)、民用、軍事等領域的應用越來越廣泛。永磁電機分為無刷直流電機（BLDC）和永磁同步電機（PMSM）[1]。其中BLDC通常具有方波反電動勢波形。方波反電動勢由定子集中繞組和方波充磁的表面磁鐵產生。因為其方波形狀的反電動勢，所以轉子位置的測量可以非常方便地利用反電動勢得到，并且其控制方式也非常的簡單。但是簡單的逆變器控制導致了轉矩脈動的產生。BLDC通常用

26、于小型的驅動系統(tǒng)，例如計算機硬盤，壓縮機和風扇中。因為脈動轉矩的存在，BLDC一般不太適合于高性能要求的驅動。PMSM與BLDC的不同僅在于控制策略和激勵電壓的方式。在PMSM中，電機的反電動勢的形狀基本是正弦的，其正弦的純度取決于永磁材料充磁的質量。如果永磁鐵在轉子中的放置正確，理想正弦的氣隙密度是可以得到的。因為實際上定子繞組不會精確正弦分布，因此其氣隙密度也只能是近似正弦。</p><p>　　圖1.1 P

27、MSM 的不同轉子結構</p><p>　　（a）面貼式；（b）插入式；（c）內嵌式</p><p>　　圖1.1PMSM的不同轉子結構（a）面貼式；（b）插入式；（c）內嵌式</p><p>　　PMSM電機轉子的結構和永磁體的安裝方法對電機的性能影響很大。圖1.1顯示了PMSM的三種基本的結構。面貼式永磁同步電機結構簡單、制造方便、轉動慣量小，在工業(yè)上得到了廣泛

28、應用。此外，這種類型的電機易于優(yōu)化設計，可將氣隙磁場設計成近似正弦分布，從而減小磁場諧波及其負面效應，提高電機的運行性能。插入式永磁同步電機可以充分利用轉子磁路結構不對稱性所產生的磁阻轉矩，提高電機的功率密度，使得電機的動態(tài)性能較面貼式有所改善，制造也較方便，所以常被傳動系統(tǒng)中的永磁同步電機采用，但是漏磁系數(shù)和制造成本較面貼式都大。內嵌式永磁同步電機的永磁體位于轉子內部，能有效地避免永磁失磁，采用內嵌式轉子結構的永磁同步電機動、靜態(tài)性能

29、好，廣泛應用在動態(tài)性能要求高的交流調速傳動系統(tǒng)中，缺點是轉子漏磁系數(shù)較大。對于采用稀土永磁材料的電機來說，由于永磁材料的相對回復磁導率接近，所以,面貼式永磁同步電機在電磁性能上屬于隱極永磁同步電機而插入式永磁同步電機相鄰兩永磁磁極間有著磁導率很大的鐵磁材料，故在電磁性能上屬于凸極永磁同步電機，內嵌式永磁同步電機在電磁性能上也屬于凸極永磁同步電機，且凸極率更高。</p><p>　　1.2.2國內外永磁同步電機的發(fā)

30、展情況</p><p>　　永磁同步電機的發(fā)展和永磁材料的發(fā)展息息相關。新型永磁材料的出現(xiàn)極大促進了永磁同步電機的發(fā)展。二十世紀八十年代釹鐵硼稀土永磁材料問世,由于釹資源豐富,以廉價的鐵取代昂貴的鈷,價格較為低廉。釹鐵硼稀土永磁材料磁性能好,大大地推動了永磁同步電機的開發(fā)[2]。</p><p>　　我國十分重視釹鐵硼永磁電機的研究開發(fā),并列入了國家“863”攻關計劃。經過多年的研究開發(fā),

31、取得了豐碩成果,開發(fā)了5種類型22個典型規(guī)格的高性能永磁同步電機樣機。</p><p>　　1)3種典型規(guī)格的高效、高起動轉矩永磁同步電機樣機,成功地解決了起動轉矩高、節(jié)能效果好、高溫不退磁和成本合理這4項互相制約的巨大矛盾。</p><p>　　2)化纖機械用高效高牽入同步釹鐵硼永磁同步電機(6個規(guī)格)。與現(xiàn)有電機相比,所開發(fā)電機的功率因數(shù)、效率和最大轉矩倍數(shù)都有不同程度的提高,失步轉矩

32、是原有的3159倍,牽入轉矩提高了3倍。</p><p>　　3)機床主軸用715kW高恒功率調速比釹鐵硼永磁同步電機和驅動系統(tǒng)。利用釹鐵硼永磁材料開發(fā)的永磁同步電機調速系統(tǒng)的調速范圍為0.4r/min～9000r/min(國內同規(guī)格的主軸感應電動機的調速范圍僅為8r/min～8000r/min),恒功率調速比達到1:6。</p><p>　　4)電動汽車用永磁同步電機和驅動系統(tǒng)。利用釹鐵

33、硼永磁材料開發(fā)的715kW輕微型電動客車用永磁同步電機系統(tǒng),電機重量為45kg,磁體用量為0.92kg,額定轉速為3000r/min,最高轉速可達5500r/min。樣機系統(tǒng)整體額定效率達89.1%,1h持續(xù)轉矩密度為0.74N·m/kg(風冷),15min持續(xù)轉矩密度為1.123N·m/kg(日本AISIMAW樣機1h持續(xù)轉矩密度為0.78N·m/kg)(油冷),15min持續(xù)轉矩密度為1.178N

34、83;m/kg。</p><p>　　5)高起動能力釹鐵硼永磁起動機電機(4個規(guī)格樣機)。以此所開發(fā)的電機把原來永磁磁極的一部分換為廉價的軟鐵輔助磁極,節(jié)省釹鐵硼永磁材料約30%。</p><p>　　自從20世紀80年代后期以來，隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，對作為工業(yè)設備的主要驅動源之一的調速系統(tǒng)提出了越來越高的要求，研究和發(fā)展高性能PMSM調速系統(tǒng)已成為國內外廣大學者的共識。近年國內外廣大

35、學者從提高系統(tǒng)以“硬形式”存在的包含PMSM、逆變器、檢測元件等在內的性能和以“軟形式”存在的控制策略的角度著手以提高PMSM調速系統(tǒng)性能作了大量的研究和探索，并取得相應的成果：</p><p>　　(1)采用了卡爾曼濾波法估計PMSM的轉子位置實現(xiàn)了轉子位置檢測的“無傳感器化”。</p><p>　　(2)采用高性能的永磁材料和加工技術改進PMSM轉子結構和性能，以便通過消除削弱因齒槽轉

36、矩所造成的PMSM轉矩脈動對系統(tǒng)性能的影響。</p><p>　　(3)采用基于現(xiàn)代控制理論為基礎的具有較強魯棒性能的滑?？刂撇呗砸蕴岣呦到y(tǒng)對參數(shù)攝動的自適應能力。</p><p>　　(4)在傳統(tǒng)PID控制基礎上引入非線性和自適應設計方法以提高調速系統(tǒng)對非線性負載類的調節(jié)和自適應能力。</p><p>　　對于發(fā)展高性能PMSM調速系統(tǒng)來說，由于在一定條件下，作為

37、“硬形式”存在的PMSM、逆變器及相應反饋檢測裝置等性能的提高受到許多客觀因素的制約;然而以“軟形式”存在的控制策略具有較大的柔性，近年來隨著控制理論新的發(fā)展，尤其是智能控制的興起和不斷成熟，加之計算機技術、微電子技術的迅猛發(fā)展，交流調速系統(tǒng)所需要用的微處理器的性能不斷提高，特別是DSP的出現(xiàn)，為永磁同步電機調速系統(tǒng)采用先進的控制理論以及復雜的控制算法提供了有力的支持，同時也使得模糊控制，神經網絡控制等智能控制理論在交流調速系統(tǒng)中在線實

38、時的應用成為可能，使得基于智能控制理論為基礎的先進控制策略和基于傳統(tǒng)控制理論(含現(xiàn)代控制理論)為基礎的傳統(tǒng)控制策略的“集成”得以實現(xiàn)，并為其實際應用奠定了相應的物質基礎。因此，結合控制理論新的發(fā)展，以通過改進控制策略的角度著手以提高控制器性能進而提高PMSM調速系統(tǒng)性能已日漸成為國內外廣大同仁熱衷采用的手段和研究的焦點之一。</p><p>　　縱觀永磁同步電機調速系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，自控式變頻調速系統(tǒng)主要采用的基本

39、控制策略主要為恒壓頻比控制、矢量控制和直接轉矩(DTC)控制[3]。矢量控制的思想源自于交流電機對直流電機控制的嚴格模擬。由于永磁同步電機自身具有比感應電動機更為優(yōu)越的性能，而且其坐標變換算法相對簡單、電機轉子磁極的位置易于檢測，因此交流調速的矢量控制理論在永磁同步電機的控制領域也得到了同樣的重視。直接轉矩控制與矢量控制不同，它不是通過控制電流、磁鏈等量來間接控制轉矩，其基本思想是在準確觀測定子磁鏈的空間位置和大小并保持其幅值基本恒定以

40、及準確計算負載轉矩的條件下，通過控制電機的瞬時輸入電壓來控制電機定子磁鏈的瞬時旋轉速度，來改變它對轉子的瞬時轉差率，達到直接控制電機輸出轉矩的目的[3]。兩種方案各有自己的特點、優(yōu)點和缺點，如何確定它們各自最佳的應用場合，最大限度地發(fā)掘交流變頻調速技術在不同領域應用中的潛力有著極為重要的現(xiàn)實意義。在基本控制策略的基礎上國內外學者從不同角度著手進行了大量的研究和實踐，尤其是在近幾年圍繞提高PMSM控制性能、降低成本在調速系統(tǒng)控制策略上作了

41、大膽的探索和研究，提出了一些新的思路，采用了一些具有</p><p>　　1.3永磁同步電機矢量控制技術</p><p>　　在七十年代提出的矢量控制理論其基本思想是在普通的三相交流電動機上設法模擬直流電動機轉矩控制的規(guī)律，在磁場定向坐標上，將電流矢量分解成為產生磁通的勵磁電分量和產生轉矩的轉矩電流分量，并使得兩個分量互相垂直，彼此獨立，然后分別進行調節(jié)[6]。這樣交流電動機的轉矩控制，從

42、原理和特性上就和直流電動機相似了。因此矢量控制的關鍵仍是對電流矢量的幅值和空間位置（頻率和相位）的控制。</p><p>　　矢量控制的最終目的是為了改善轉矩控制性能，而最終實施依然是落實到對定子電流（交流量）的控制上[7]。由于在定子側的各個物理量，例如電壓、電流、電動勢、磁動勢等，都是交流量，其空間矢量在空間以同步轉速旋轉，調節(jié)、控制和計算都不是很方便。所以就需要借助于坐標變換，使得各個物理量從靜止坐標系轉換

43、到同步旋轉坐標系，然后，站在同步旋轉坐標系上進行觀察，電動機的各個空間矢量都變成了靜止矢量，在同步坐標系上的各個空間矢量就都變成了直流量，可以根據轉矩公式的幾種形式，找到轉矩和被控量的各個分量之間的關系，實時的計算出轉矩控制所需要的被控矢量的各個分量值，即直流給定量[8]。按照這些計算量進行實時控制，就可以達到直流電動機的控制性能。由于這些直流給定量在物理上是不存在的，是虛構的，所以還必須再經過坐標的逆變換過程，從旋轉坐標系回到靜止坐標

44、系，把上述的直流給定量變化成實際的交流給定量，在三相定子坐標系上對交流量進行控制，使其實際值等于給定值[9]。</p><p>　　永磁同步電機矢量控制的實質是通過對定子電流的控制來實現(xiàn)交流永磁同步電機的轉矩控制。轉速在基速以下時，在定子電流給定的情況下，控制，可以更有效的產生轉矩，這時電磁轉矩，電磁轉矩就隨著的變化而變化。所以控制系統(tǒng)只要控制大小就能控制轉矩，實現(xiàn)矢量控制。但是轉速在基速以上時，因為永久磁鐵的勵

45、磁磁鏈為常數(shù)，電動機感應電動勢隨著電機轉速成比例增加。電動機感應電壓也跟著提高，然而又要受到與電機端相連的逆變器的電壓上限的限制，所以必須進行弱磁升速。通過控制來控制磁鏈，通過控制來控制轉速，來實現(xiàn)矢量控制。</p><p>　　永磁同步電機矢量控制是很容易實現(xiàn)的，只要使實際的與給定的相等，也就滿足了實際控制的需要。因為在實際控制中，向電機定子注入的和從定子檢測的電流都不是而是三相電流，所以必須進行坐標變化[10

46、]。又因為坐標系是定義在電機轉子上的旋轉坐標系，所以要實現(xiàn)坐標變化必須在控制中實時檢測電機轉子的位置。 </p><p>　　1.4 MATLAB仿真系統(tǒng)</p><p>　　1.4.1 MATLAB簡介</p><p>　　MATLAB是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學數(shù)據可

47、視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學研究、工程設計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學領域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當今國際科學計算軟件的先進水平。</p><p>　　MATLAB和Mathematica、Maple、MathCAD并稱為四大數(shù)學軟件。它在數(shù)學類科技應用軟件中在數(shù)

48、值計算方面首屈一指。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應用于工程計算、控制設計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等領域。</p><p>　　MATLAB的基本數(shù)據單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且MATLAB也吸收了

49、像Maple等軟件的優(yōu)點，使MATLAB成為一個強大的數(shù)學軟件。在新的版本中也加入了對C，F(xiàn)ORTRAN，C++，JAVA的支持?？梢灾苯诱{用,用戶也可以將自己編寫的實用程序導入到MATLAB函數(shù)庫中方便自己以后調用，此外許多的MATLAB愛好者都編寫了一些經典的程序，用戶可以直接進行下載就可以用。</p><p>　　MATLAB主要具有以下一些特點</p><p>　　1) 高效的數(shù)值

50、計算及符號計算功能，能使用戶從繁雜的數(shù)學運算分析中解脫出來；</p><p>　　2) 具有完備的圖形處理功能，實現(xiàn)計算結果和編程的可視化；</p><p>　　3) 友好的用戶界面及接近數(shù)學表達式的自然化語言，使學者易于學習和掌握；</p><p>　　4) 功能豐富的應用工具箱(如信號處理工具箱、通信工具箱等) ，為用戶提供了大量方便實用的處理工具。</p

51、><p>　　同時與其他一些仿真軟件相比還具有許多優(yōu)勢，在下文中列出一些</p><p>　　MATLAB由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用MATLAB的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。隨著MATLAB的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級，MATLAB的用戶界面也越來越

52、精致，更加接近Windows的標準界面，人機交互性更強，操作更簡單。而且新版本的MATLAB提供了完整的聯(lián)機查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。簡單的編程環(huán)境提供了比較完備的調試系統(tǒng)，程序不必經過編譯就可以直接運行，而且能夠及時地報告出現(xiàn)的錯誤及進行出錯原因分析。</p><p>　　MATLAB是一個高級的矩陣/陣列語言，它包含控制語句、函數(shù)、數(shù)據結構、輸入和輸出和面向對象編程特點。用戶可以在命令窗口中將輸

53、入語句與執(zhí)行命令同步，也可以先編寫好一個較大的復雜的應用程序（M文件）后再一起運行。新版本的MATLAB語言是基于最為流行的C++語言基礎上的，因此語法特征與C++語言極為相似，而且更加簡單，更加符合科技人員對數(shù)學表達式的書寫格式。使之更利于非計算機專業(yè)的科技人員使用。而且這種語言可移植性好、可拓展性極強，這也是MATLAB能夠深入到科學研究及工程計算各個領域的重要原因。</p><p>　　MATLAB是一個包

54、含大量計算算法的集合。其擁有600多個工程中要用到的數(shù)學運算函數(shù)，可以方便的實現(xiàn)用戶所需的各種計算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計算中的最新研究成果，而前經過了各種優(yōu)化和容錯處理。在通常情況下，可以用它來代替底層編程語言，如C和C++ 。在計算要求相同的情況下，使用MATLAB的編程工作量會大大減少。MATLAB的這些函數(shù)集包括從最簡單最基本的函數(shù)到諸如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的復雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問題其大致包括矩陣運

55、算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號運算、傅立葉變換和數(shù)據的統(tǒng)計分析、工程中的優(yōu)化問題、稀疏矩陣運算、復數(shù)的各種運算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學運算、多維數(shù)組操作以及建模動態(tài)仿真等。</p><p>　　MATLAB自產生之日起就具有方便的數(shù)據可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來，并且可以對圖形進行標注和打印。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖象處理、動畫和表達式作圖?？捎糜诳茖W計算和工

56、程繪圖。新版本的MATLAB對整個圖形處理功能作了很大的改進和完善，使它不僅在一般數(shù)據可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線和三維曲面的繪制和處理等）方面更加完善，而且對于一些其他軟件所沒有的功能（例如圖形的光照處理、色度處理以及四維數(shù)據的表現(xiàn)等），MATLAB同樣表現(xiàn)了出色的處理能力。同時對一些特殊的可視化要求，例如圖形對話等，MATLAB也有相應的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。另外新版本的MATLAB還著重在圖形用戶界面（GUI

57、）的制作上作了很大的改善，對這方面有特殊要求的用戶也可以得到滿足。</p><p>　　MATLAB對許多專門的領域都開發(fā)了功能強大的模塊集和工具箱。一般來說，它們都是由特定領域的專家開發(fā)的，用戶可以直接使用工具箱學習、應用和評估不同的方法而不需要自己編寫代碼。目前，MATLAB已經把工具箱延伸到了科學研究和工程應用的諸多領域，諸如數(shù)據采集、數(shù)據庫接口、概率統(tǒng)計、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微分方程求解、神經網絡、小波

58、分析、信號處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識、控制系統(tǒng)設計、LMI控制、魯棒控制、模型預測、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性控制設計、實時快速原型及半物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、定點仿真、DSP與通訊、電力系統(tǒng)仿真等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了自己的一席之地。</p><p>　　新版本的MATLAB可以利用MATLAB編譯器和C/C++數(shù)學庫和圖形庫，將自己的MATLAB程序自動轉換為獨立于MATLAB運行

59、的C和C++代碼。允許用戶編寫可以和MATLAB進行交互的C或C++語言程序。另外，MATLAB網頁服務程序還容許在Web應用中使用自己的MATLAB數(shù)學和圖形程序。MATLAB的一個重要特色就是具有一套程序擴展系統(tǒng)和一組稱之為工具箱的特殊應用子程序。工具箱是MATLAB函數(shù)的子程序庫，每一個工具箱都是為某一類學科專業(yè)和應用而定制的，主要包括信號處理、控制系統(tǒng)、神經網絡、模糊邏輯、小波分析和系統(tǒng)仿真等方面的應用。</p>

60、<p>　　在開發(fā)環(huán)境中，使用戶更方便地控制多個文件和圖形窗口；在編程方面支持了函數(shù)嵌套，有條件中斷等；在圖形化方面，有了更強大的圖形標注和處理功能，包括對性對起連接注釋等；在輸入輸出方面，可以直接向Excel和HDF5進行連接。</p><p>　　MATLAB系統(tǒng)由MATLAB開發(fā)環(huán)境、MATLAB數(shù)學函數(shù)庫、MATLAB語言、MATLAB圖形處理系統(tǒng)和MATLAB應用程序接口（API）五大部分構成

61、。</p><p>　　MATLAB開發(fā)環(huán)境是一套方便用戶使用的MATLAB函數(shù)和文件工具集，其中許多工具是圖形化用戶接口。它是一個集成的 用戶工作空間，允許用戶輸入輸出數(shù)據，并提供了M文件的集成編譯和調試環(huán)境，包括MATLAB桌面、命令窗口、M文件編輯調試器、MATLAB工作空間和在線幫助文檔。MATLAB數(shù)學函數(shù)庫包括了大量的計算算法。從基本算法如加法、正弦，到復雜算法如矩陣求逆、快速傅里葉變換等。MATLA

62、B語言是一種高級的基于矩陣/數(shù)組的語言，它有程序流控制、函數(shù)、數(shù)據結構、輸入/輸出和面向對象編程等特色。圖形處理系統(tǒng)使得MATLAB能方便的圖形化顯示向量和矩陣，而且能對圖形添加標注和打印。它包括強大的二維三維圖形函數(shù)、圖像處理和動畫顯示等函數(shù)。MATLAB應用程序接口（API）是一個使MATLAB語言能與C、Fortran等其它高級編程語言進行交互的函數(shù)庫。該函數(shù)庫的函數(shù)通過調用動態(tài)鏈接庫（DLL）實現(xiàn)與MATLAB文件的數(shù)據交換，其

63、主要功能包括在MATLAB中調用C和Fortran程序，以及在MATLAB與其它應用程序間建立客戶、服務器關系。</p><p>　　1.4.1 MATLAB發(fā)展狀況</p><p>　　重新設計PC機，提供更容易管理的多份資料的，使數(shù)字，那些用戶布局能以快捷方式對通常使用命令,達到更容易的觀看，編輯，以及你的變量陣列編輯器和工作區(qū)瀏覽器當前目錄瀏覽器工具，讓你從效率，從屬性和代碼新的報導

64、掃描你的代碼分析器幫助你為最大的性能和可修改性修改你的代碼,提高編輯，包括執(zhí)行M 代碼的個別的部分的能力，對多形式和最精彩場面HTML，C/C++和Java出版。</p><p>　　在命令行或者在手稿里確定單個行的函數(shù)的匿名的函數(shù)。當任何表示是真實的時，有條件的休息點，讓你停止。塊意見出于記分員可發(fā)表意見的一個代碼的整個部分。數(shù)學整數(shù)算術，讓你處理更大的整數(shù)數(shù)據集合。單精度運算，線性代數(shù)，F(xiàn)FT和過濾，使你能夠

65、處理更大的單精度數(shù)據集合。更堅固的計算幾何學程序使用Qhull.1，給更大的對算法選擇的控制。linsolve 功能，使你能夠迅速通過指定系數(shù)的基體的結構解決線性方程序的系統(tǒng)和multipoint邊值問題。</p><p>　　MATLAB 產品系列重要功能</p><p>　　·MATLAB®: MATLAB 語言的單元測試框架</p><p>

66、;　　·Trading Toolbox?: 一款用于訪問價格并將訂單發(fā)送到交易系統(tǒng)的新產品</p><p>　　·Financial Instruments Toolbox?: 赫爾-懷特、線性高斯和 LIBOR 市場模型的校準和 Monte Carlo 仿真</p><p>　　·Image Processing Toolbox?: 使用有效輪廓進行圖像分割

67、、對 10 個函數(shù)實現(xiàn) C 代碼生成，對 11 個函數(shù)使用 GPU 加速</p><p>　　·Image Acquisition Toolbox?: 提供了用于采集圖像、深度圖和框架數(shù)據的 Kinect® for Windows®傳感器支持</p><p>　　·Statistics Toolbox?: 用于二進制分類的支持向量機 (SVM)、用于

68、缺失數(shù)據的 PCA 算法和 Anderson-Darling 擬合優(yōu)度檢驗</p><p>　　·Data Acquisition Toolbox?: 為 Digilent Analog Discovery Design Kit 提供了支持包</p><p>　　·Vehicle Network Toolbox?: 為訪問 CAN 總線上的 ECU 提供 XCP 支持&

69、lt;/p><p>　　Simulink 產品系列重要功能</p><p>　　·Simulink®: Simulation Performance Advisor，鏈接庫模塊的封裝，以及通過邏輯表達式控制有效變量</p><p>　　·Simulink: 除 LEGO® MINDSTORMS® NXT、Arduino&

70、#174;、Pandaboard 和 Beagleboard 外，還為 Raspberry Pi? 和 Gumstix® Overo® 硬件提供了內置支持</p><p>　　·SimRF?: 針對快速仿真和模型加載時間的電路包絡求解器</p><p>　　·SimMechanics?: 發(fā)布了用于從 CAD 和其他系統(tǒng)導入模型的 XML 架構<

71、;/p><p>　　·Simulink Design Verifier?: 數(shù)組超出邊界檢查</p><p>　　MATLAB 和 Simulink 的系統(tǒng)工具箱</p><p>　　·Communications System Toolbox?: Sphere 解碼器和 Constellation 框圖系統(tǒng)對象</p><p&g

72、t;　　·Computer Vision System Toolbox?: Viola-Jones 對象檢測培訓，F(xiàn)REAK 特征提取和其他新函數(shù)</p><p>　　·DSP System Toolbox?: 頻譜分析儀和邏輯分析示波器，以及時域示波器的觸發(fā)</p><p>　　·Phased Array System Toolbox?: 極化支持、數(shù)組錐化

73、以及針對傳感器數(shù)組分析、波形分析和雷達方程計算的應用程序</p><p><b>　　代碼生成和實現(xiàn)</b></p><p>　　·Simulink Coder?: 減少了從 Stateflow® 調用的 Simulink 函數(shù)的數(shù)據副本</p><p>　　·Fixed-Point Designer?: 一款結合

74、了 Fixed-Point Toolbox? 和 Simulink Fixed Point? 功能的新產品</p><p>　　·HDL Verifier?: 從 MATLAB 生成 HDL 測試工作臺</p><p><b>　　1.5本章小結</b></p><p>　　本章主要介紹了本課題基于的背景和同步電機的分裂以及各種電機所

75、達到的最高水平，同時介紹了矢量控制的基本原理，在最后列出了本課題的一些基本內容。</p><p>　　第2章 永磁同步電機數(shù)學模型及矢量控制原理</p><p>　　2.1永磁同步電機的數(shù)學模型</p><p>　　本系統(tǒng)采用的電機是凸極面貼式永磁同步電機，其物理模型如圖2.1 所示，其中為永磁磁極產生的與定子交鏈的磁鏈，是轉子磁鏈與定子A 相繞組軸線之間的電角度。

76、</p><p>　　永磁同步電機運轉時其定子與轉子處于相對運動狀態(tài)，永磁磁極與定子繞組，定子繞組與轉子之間的相互影響，導致永磁同步電機內部電磁關系十分復雜，再加上磁路飽和等非線性因素，給建立電機的數(shù)學模型帶來了很大的困難[11]。為了簡化永磁同步電機的數(shù)學模型，我們做以下假設：</p><p>　　1）忽略電機磁路中鐵心的磁飽和；</p><p>　　2）不計鐵心

77、的渦流損耗與磁滯損耗；</p><p>　　3）定子電樞繞組的空載電勢是正弦波；</p><p>　　4）轉子上無阻尼繞組；</p><p>　　5）永磁材料的電導率為零。</p><p>　　永磁同步電機矢量控制中要用到的坐標系分為兩大類：一類是靜止坐標系，包括三相A、B、C 坐標系和兩相坐標系；另一類是旋轉坐標系，常用的是兩相坐標系。&l

78、t;/p><p>　　在功率不變的條件下，可以將永磁同步電機的各個物理量在靜止的三相A、B、C 坐標系和旋轉的兩相 坐標系之間進行相互轉換，所用到的變換公式為</p><p><b>　　(2-1)</b></p><p><b>　　其逆變換為</b></p><p><b>　　(2-2)

79、</b></p><p>　　式中， 為電機的零序電流分量。因永磁同步電機的中心點不接地，所以有</p><p><b>　　(2-3)</b></p><p>　　為簡化分析、降低方程系數(shù)，本文采用基于d ?q同步旋轉坐標系下的數(shù)學模型。永磁同步電機在同步旋轉坐標系下的磁鏈方程和電壓方程可分別表示為：</p><

80、;p><b>　　(2-4)</b></p><p>　?。?(2-5) </p><p>　　式和分別為定子電流、電壓和磁鏈在軸和中 、、、、軸上的分量； 和分別為直軸同步電感和交軸同步電感；為電機電角速度且（ 為電機極對數(shù)， 為電機機械角速度）； 為微分操作數(shù)，且； 表示定子電阻。</p><p>　　由上面的公

81、式可以推導出：</p><p><b>　　1、電壓方程</b></p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　　（2-7）</b></p><p><b>　　2、磁鏈方程</b></p><p>&l

82、t;b>　　(2-8)</b></p><p>　　式中， ,是永磁磁極產生的與定子交鏈的磁鏈。</p><p><b>　　3、轉矩方程</b></p><p><b>　　（2-9）</b></p><p>　　式中，為轉子極對數(shù)。</p>&l

83、t;p><b>　　4、運動方程</b></p><p><b>　　（2-10）</b></p><p>　　2.2電壓空間矢量控制（SVPWM） </p><p>　　傳統(tǒng)的SPWM 的控制目的是使逆變器的輸出電壓盡量接近正弦波，但是忽略了電流波形。然而，我們控制電機的最終目的是產生圓形旋轉磁場，從而產生恒定的電

84、磁轉矩。根據這一目標，把逆變器和交流電機視為一個整體，按照跟蹤圓形旋轉磁場來控制逆變器工作，這種控制方法稱為磁鏈跟蹤控制，磁鏈的軌跡是交替使用不同的電壓空間矢量得到的，又稱電壓空間矢量PWM 控制。</p><p>　　SVPWM 控制模式具有以下一些特點[11]：</p><p>　　1）逆變器的一個工作周期內分成6 個扇區(qū)，每個扇區(qū)相當于常規(guī)六拍逆變器的一拍。為了使電機旋轉磁場逼近圓形

85、，每個扇區(qū)再分成若干個小區(qū)間。越短，旋轉磁場越接近圓形，但的縮短受到功率開關器件所允許開關頻率的制約。</p><p>　　2）在每個小區(qū)間內雖有多次開關狀態(tài)的切換，但每次切換都只涉及一個功率開關器件，因而開關損耗較小。</p><p>　　3）每個小區(qū)間均以零電壓矢量開始，又以零電壓矢量結束。</p><p>　　4）利用電壓空間矢量直接生成三相PWM 波，計算簡

86、便。</p><p>　　5）采用SVPWM 控制時，逆變器輸出線電壓基波最大值為直流側電壓，這比一般的SPWM 逆變器輸出電壓提高了15%。</p><p>　　2.2.1空間矢量的定義</p><p>　　電壓空間矢量是按照繞組所加電壓的空間位置來定義的。為電角度互差120°的三相電壓，其矢量相加的空間合成矢量是一個旋轉的空間矢量，并且幅值不變，是相電

87、壓的3/2 倍[11]。在電源頻率不變條件下，合成的電壓矢量以電源角頻率為電氣角度作恒速旋轉。某一相電壓為最大值時，合成電壓矢量就落在該相軸線上。</p><p>　　當交流電機由理想的三相正弦電源供電時，有</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　式中， 為電源線電壓的有效值；為電源相電壓的有效值；為電源電壓的角

88、頻率,。</p><p>　　由于三相異步電動機的定子繞組矢量空間上互差分布，定義電壓空間矢量為</p><p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　式中， 為電壓空間矢量，考慮到不同的變換，k 可以取不同的值，如果功率不變，則電壓電流幅值不變等。</p><p>　　為使合成空間矢量在靜止三相坐標軸上

89、的投影和分矢量相等，可以將k 值取為2/3，（這也是Park 變化所采用的系數(shù)）。所以電壓空間矢量可以表示為</p><p><b>　　(2-13)</b></p><p>　　將（2.11）式中的值代入式（2.13）可得理想電壓下電壓空間矢量</p><p><b>　?。?-14）</b></p>&l

90、t;p>　　式中， ； 可見理供電情況下，合成磁鏈空間矢量為幅值不變的圓形旋轉矢量。與電壓空間矢量相類似，定義磁鏈空間矢量為</p><p><b>　?。?-15）</b></p><p>　　式中， 為磁鏈空間矢量，分別為電機三相磁鏈矢量的模值。</p><p>　　2.2.2 SVPWM的原理</p><p&g

91、t;　　圖2.2 中六個功率開關器件都以開關符號代替，其中的逆變器采用上、下管縱向換流，功率開關器件共有8 種工作狀態(tài)，如把上橋臂器件導通用 “1”表示，下橋臂器件導通用 “0”表示，則8 種狀態(tài)按照ABC 相序依次排列時可分別表示為100，110，010，011，001，101 以及111 和000。同時也就構成了八種電壓空間矢量, , , , , , , ,圖2.3 所示。</p><p>　　圖2.2

92、三相逆變器-異步電動機調速系統(tǒng)主電路原理圖</p><p>　　圖2.3 基本電壓空間矢量</p><p>　　如圖2.3 所示，除了2 個零矢量之外，其余6 個非零矢量均勻地分布在復平面上。如圖2.4，這6 個模為 的矢量將復平面分為6 個扇區(qū)，對于任意扇區(qū)的空間矢量都是由該扇區(qū)兩邊的電壓空間矢量合成的。如果 在復平面上旋轉，就得到了三相對稱的正弦量[6]。但是受到開關頻率和適量組合的

93、限制， 只能以某一速度旋轉，從而使矢量軌跡為一個類似圓形的多邊形軌跡，當PWM 的開關頻率越高，就軌跡越接近圓形。</p><p>　　圖2.4 空間矢量的扇區(qū)分布</p><p>　　對于每一個電壓空間矢量，可由圖2.4 求出各相的電壓值，再將各相的電壓值代入，可以求得電壓空間矢量的位置。下面以開關狀態(tài)為例，即開關導通，其余關斷。逆變電路的形式可以變?yōu)锽 相和C 相并聯(lián)后再和A 相串聯(lián)

94、的形式，易得 </p><p>　　。將其數(shù)值代入，可得</p><p><b>　　。</b></p><p>　　采用同樣的方法可以得到如表2.1所示的逆變器空間電壓矢量。</p><p>　　表2.1 不同開關狀態(tài)對應的空間矢量表</p><p>　　2.2.3 SVPWM的合成</p

95、><p>　　如圖2.4 所示，如果在III 區(qū)，就可以通過 來合成，根據矢量合成法則有：</p><p><b>　　(2-16)</b></p><p>　　式中，為矢量在一個開關周期中的持續(xù)作用時間；T 為PWM 開關周期。為零矢量的作用時間，則：</p><p><b>　　(2-17)

96、</b></p><p><b>　　(2-18)</b></p><p><b>　　在平面中，</b></p><p><b>　　（2-19）</b></p><p><b>　　(2-20)</b></p><p&g

97、t;　　(2-21) </p><p>　　由式（2.19）、式（2.20）、式（2.21）得：</p><p><b>　　(2-22)</b></p><p>　　當合成矢量位于其他扇區(qū)時，亦可以通過以上算法計算出相鄰兩個矢量的作用時間，依據以上算法不難發(fā)

98、現(xiàn)，無論在哪個扇區(qū)，矢量作用時間都是一些固定值的組合。所以定義三個基本的時間變量。</p><p><b>　　(2-23)</b></p><p>　　假如每個扇區(qū)的矢量作用時間按照矢量標號順序從小到大依次為,則可以得六個扇區(qū)的矢量作用時間，如表2.2 所示。</p><p>　　表2.2 每個扇區(qū)矢量和X ,Y ,Z 的關系作用時間1 2

99、T ,T </p><p>　　在實際過程中會出現(xiàn)若給定電壓過大，就會出現(xiàn)過調制現(xiàn)象，即,對此，過調制時，我們采用式（2.24）對, 進行調整。</p><p><b>　　（2-24）</b></p><p>　　,為調整后的矢量作用時間。</p><p>　　2.2.4 SVPWM的扇區(qū)判斷</p>

100、<p>　　如圖2.4 所示，可以采用下面的公式來對扇區(qū)進行判斷，在扇區(qū)判斷時，引入三個變量A、B、C：</p><p><b>　　(2-25)</b></p><p>　　設電壓空間矢量所在的扇區(qū)位置為N ,則N = 4C + 2B + A由此，我們可以得到扇區(qū)判斷表，如表2.3 所示</p><p>　　表2.3 電壓空間矢量扇

101、區(qū)判斷表</p><p>　　2.2.5 七段式SVPWM的實現(xiàn)</p><p>　　由于每個PWM 周期被分為七段，所以每個矢量作用時間也有所調整，這里， 引入三個時間變量,，并定義</p><p><b>　　(2-26)</b></p><p>　　在六個扇區(qū)中由于作用的矢量不同所以

102、輸出PWM 的翻轉時刻也不同，但都要滿足每個周期每個開關最多動作兩次的原則[5]。在每個扇區(qū)內的比較值如表2.3 所示，這就是比較單元的值。這樣利用三個比較寄存器CMP1,CMP2,CMP3 和定時器就可以實現(xiàn)七段SVPWM，具體流程如下，將表2.4 中的比較值送入比較寄存器，讓計數(shù)器從0開始計數(shù)，從0 增加到T / 2，再從T / 2減小到0，同時將計數(shù)器的值和比較寄存器的值相比較，遵循以下規(guī)則：</p><p&g

103、t;　　若Tcm1<,則PWM1=1 否則PWM1=0</p><p>　　若Tcm2<,則PWM3=1 否則PWM3=0</p><p>　　若Tcm3<，則PWM5=1 否則PWM5=0</p><p>　　而PWM2，PWM4，PWM6 為PWM1，PWM3，PWM5 的互補輸出，這樣就可以實現(xiàn)七段式的SVPWM?，F(xiàn)以第Ⅲ扇區(qū)為例，給出比較示

104、意圖2.5。</p><p>　　表2.4 每個扇區(qū)的比較值表</p><p><b>　　2.3本章小結</b></p><p>　　本章主要介紹了永磁同步電機的建模方法和PWM原理以及合成方法。首先，介紹了永磁同步電機模型的建立方法，在文中還給出了化簡的方法和過程。文中還附有永磁同步電機的模型圖。之后，詳細介紹了PWM的原理，重點介紹了變換

105、，</p><p>　　變換和他們的你變化也給出了變換的公式以及化簡結果。</p><p>　　第3章 基于MATLAB 的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)模塊設計</p><p>　　磁場取向控制技術是以坐標變換為基礎的，因而通常它又稱為矢量變換控制技術。圖3.1 給出了基于磁場取向控制技術在PMSM 的矢量控制系統(tǒng)中的框圖。</p><p>　　

106、圖3.1 PMSM 的矢量控制原理圖</p><p>　　按照圖3.1 所示，搭建MATLAB 仿真框圖?？驁D大概構成為：首先借助MATLAB/Simulink 中busselector 圖標將三相電樞繞組中任意兩相的電流瞬時值導出，然后，通過兩個靜止坐標系之間的Clark變換，即把a ?b ?c三軸坐標系內的物理參數(shù)變換成α ? β 直角坐標系內的物理參數(shù)，求得和[12]；繼而，通過靜止坐標系和旋轉坐標系之間的

107、Park變換，即把靜止的α ? β 直角坐標系內的物理參數(shù)變換成旋轉的d ?q直角坐標系內的物理參數(shù)，獲得和。電流和 與設定的參考電流和相比較，并借助PI 電流控制器對其進行校正；接著與前饋電壓合成；然后，通過Park 逆變換，把PI 電流控制器的輸出和變換成和；最后，借助電壓空間矢量技術，把新的定子電壓矢量施加給永磁同步電機的三相電樞繞組。為了控制電動機的機械旋轉速度，可以增設一個外環(huán)，把實測得到得轉速與參考轉速進行比較，并以此來驅動

108、和調節(jié)參考電流和[13]。</p><p>　　3.1基于MATLAB 的SVPWM 仿真</p><p>　　SVPWM 的仿真是根據上一章的原理來搭建的。下面給出SVPWM 各部分的MATLAB 框圖。SVPWM 的MATLAB 仿真主要有以下幾個部分：</p><p>　　1） 扇區(qū)判斷仿真框圖；</p><p>　　2） 參數(shù)X ,Y

109、 ,Z 的形成框圖；</p><p>　　3） 矢量作用時間仿真框圖；</p><p>　　4） 扇區(qū)比較值仿真框圖；</p><p>　　5） cm T 與三角波比較框圖。</p><p>　　3.1.1 扇區(qū)判斷部分的Simulink框圖</p><p>　　扇區(qū)判斷根據矢量圖上六個扇區(qū)的分布特點利用數(shù)學公式進行

110、判斷從而得到扇區(qū)的位置，依據這樣的原理可以得到如下的Simulink 框圖，如圖3.2 所示[16]。</p><p>　　圖3.2 扇區(qū)判斷框圖</p><p>　　3.1.2 參數(shù)X ,Y ,Z 形成的Simulink框圖</p><p>　　參數(shù)X ,Y ,Z 在矢量作用時間中提出來的，由于每個扇區(qū)的矢量作用時間的公式表達中都有相同的部分，所以為了表示的方便

111、提出用它們來表達，根據公式可以得到下面框圖，如圖3.3 所示[16]。</p><p>　　圖3.3參數(shù)X ,Y ,Z 形成框圖</p><p>　　3.1.3 矢量作用時間的Simulink框圖</p><p>　　在完成了X ,Y ,Z 的數(shù)學表達后，根據不同扇區(qū)矢量作用時間的不同，通過多開關選擇器選擇出對應扇區(qū)的矢量作用時間，為了防止過調制，加入了過調制處理