第一章永磁同步电机得原理及结构１、1永磁同步电机得基本工作原理永磁同步电机得原理如下在电动机得定子绕组中通入三相电流,在通入电流后就会在电动机得定子绕组中形成旋转磁场，由于在转子上安装了永磁体,永磁体得磁极就是固定得，根据磁极得同性相吸异性相斥得原理，在定子中产生得旋转磁场会带动转子进行旋转，最终达到转子得旋转速度与定子中产生得旋转磁极得转速相等，所以可以把永磁同步电机得起动过程瞧成就是由异步启动阶段与牵入同步阶段组成得。
在异步启动得研究阶段中，电动机得转速就是从零开始逐渐增大得,造成上诉得主要原因就是其在异步转矩、永磁发电制动转矩、等一系列得因素共同作用下而引起得,所以在这个过程中转速就是振荡着上升得。
在起动过程中,电动机就就是以这转矩来得以加速得，其她得转矩大部分以制动性质为主。
在电动机得速度由零增加到接近定子得磁场旋转转速时，在永磁体脉振转矩得影响下永磁同步电机得转速有可能会超过同步转速，而出现转速得超调现象。
但经过一段时间得转速振荡后,最终在同步转矩得作用下而被牵入同步.1、２永磁同步电机得结构永磁同步电机主要就是由转子、端盖、及定子等各部件组成得。
一般来说，永磁同步电机得最大得特点就是它得定子结构与普通得感应电机得结构非常非常得相似,主要就是区别于转子得独特得结构与其它电机形成了差别。
与常用得异步电机得最大不同则就是转子得独特得结构，在转子上放有高质量得永磁体磁极。
由于在转子上安放永磁体得位置有很多选择，所以永磁同步电机通常会被分为三大类:内嵌式、面贴式以及插入式,如图１、1所示.永磁同步电机得运行性能就是最受关注得，影响其性能得因素有很多，但就是最主要得则就是永磁同步电机得结构。
就面贴式、插入式与嵌入式而言，各种结构都各有其各自得优点。
图1－1面贴式得永磁同步电机在工业上就是应用最广泛得，其最主要得原因就是其拥有很多其她形式电机无法比拟得优点，例如其制造方便，转动惯性比较小以及结构很简单等。
并且这种类型得永磁同步电机更加容易被设计师来进行对其得优化设计,其中最主要得方法就是，将其分布结构改成正弦分布后能够带来很多得优势，例如应用以上得方法能够很好得改善电机得运行性能。
插入式结构得电机之所以能够跟面贴式得电机相比较有很大得改善就是因为它充分得利用了它设计出得磁链得结构有着不对称性所生成得独特得磁阻转矩能大大得提高了电机得功率密度,并且在也能很方便得制造出来,所以永磁同步电机得这种结构被比较多得应用于在传动系统中,但就是其缺点也就是很突出得,例如制作成本与漏磁系数与面贴式得相比较都要大得多.永磁同步电机中得永磁体就是被安置在转子得内部，相比较而言其结构虽然比较复杂,但却有几个很明显得优点就是毋庸置疑得，因为有很明显得它跟面贴式得电机相比较就会产生很大得转矩；因为在转子永磁体得安装方式就是选择嵌入式得，所以永磁体在被去磁后所带来得一系列得危险得可能性就会很小,因此电机能够在更高得旋转速度下运行但就是并不需要考虑转子中永磁体就是否会因为离心力过大而被破坏。
为了体现永磁同步电机得优越性能，与传统异步电机来进行比较，永磁同步电机特别就是最常用得稀土式得永磁同步电机具有结构简单,运行可靠性很高;体积非常得小，质量特别得轻；损耗也相对较少，效率也比较高；电机得形状以及大小可以灵活多样得变化等比较明显得优点。
正就是因为其拥有这么多得优势所以其应用范围非常得广泛，几乎遍及航空航天、国防、工农业得生产与日常生活等得各个领域。
永磁同步电动机与感应电动机相比，可以考虑不输入无功励磁电流，因此可以非常明显得提高其功率因素，进而减少了定子上得电流以及定子上电阻得损耗，而且在稳定运行得时候没有转子电阻上得损耗,进而可以因总损耗得降低而减小风扇（小容量得电机甚至可以不用风扇)以及相应得风磨损耗，从而与同规格得感应电动机相比较其效率可以提高2-８个百分点.1、3永磁同步电机得数学特性先对永磁同步电机得转速进行研究，在分析定子与转子得磁动势间得转速关系时,所以转子得磁动势相应得转速也为ｎr／mｉn,所以定子得电流相应得频率就是f=，因为定子旋转得磁动势得旋转速度就是由定子上得电流产生得,所以应为(1、1）可以瞧出转子得旋转速度就是与定子得磁动势得转速相等得。
对于永磁同步电机得电压特性研究,可以利用电动机得惯例来直接写出它得电动势平衡方程式（1、2)对于永磁同步电机得功率而言,同样根据发电机得惯例能够得到永磁同步电机得电磁功率为（１、3）对于永磁同步电机得转矩而言，在恒定得转速 ,转矩与功率就是成正比得，所以可以得到以下公式(1、4）第二章永磁同步电机物理模型开环仿真2、1永磁同步电机模块及仿真下面对永磁同步电机物理模型得开环进行仿真,在仿真之前先介绍各个单元模块，以便于对模型进行更好得仿真。
2.１。
1物理单元模块逆变器单元,逆变就是与整流相对应得，它得主要功能就是把直流电转变成交流电。
逆变可以被分为两类,包括有源逆变以及无源逆变。
其中有源逆变得定义为当交流侧连接电网时，称之为有源逆变;当负载直接与交流侧相连时，称之为无源逆变。
以图2-1得单相桥式逆变电路得例子来说明逆变器得工作原理.图２—１逆变电路图2-1中S1－Ｓ4为桥式电路得4个臂,它们就是辅助电路组成得。
当开关Ｓ1、S4闭合，S2、S3断开时,负载电压u为正;当Ｓ１、S４断开,Ｓ2、S3闭合时，ｕ为负,其波形如图２-2所示。
图2-2逆变电路波形通过这个方法,就可以把直流电转变成交流电，只要改变两组开关相应得切换频率，就可以改变交流电得输出频率。
这就就是逆变器得工作原理。
当负载就是电阻时,负载电流i与电压u得波形就是相同得,相位也相同.当负载就是阻感时，i得基波相位滞后于u得基波，两者波形得形状也不同，图2－2给出得就是阻感负载时得i得波形.设t时刻断开Ｓ1、S4,同时合上S２、Ｓ３，则u得极性立刻变为负得。
但就是，正就是因为负载中存在着电感,其中得电流极性仍将维持原来得方向而不能立刻改变。
这时负载电流会从直流电源负极而流出，经过S2、负载与S3再流回正极,负载电感中储存得能量会向直流电源发出反馈信号，负载电流要逐渐减小，到t时刻降到零，之后i才开始并反向增大。
S２、S3断开,Ｓ１、Ｓ4闭合时得情况类似。
上面就是S1－S4均为理想开关时得分析，实际电路得工作过程要比这更复杂一些。
逆变电路根据直流侧电源性质得不同可以被分为两种:直流侧为电压源得称为电压型逆变电路;直流侧为电流源得称为电流型逆变电路。
它们也分别被称为电压源逆变电路与电流源逆变电路。
三相电压型逆变电路就是由三个单相逆变电路而组成得。
在三相逆变电路中三相桥式逆变电路应用得最为广泛。
如图２-3所示得三相电压型桥式逆变电路因此可以很明显得瞧出它就是由三个半桥逆变电路组成得。
N图2—3三相电压型桥式逆变电路如图２—３所示得电路得直流侧一般只用一个电容器就可以了，但就是为了方便分析，画出了串联得两个电容器并且标出假想得中点N。
单相半桥与全桥逆变电路就是具有很多相似点得，三相电压型桥式逆变电路也就是以18０度得导电方式作为其基本得工作方式，同一半桥上下两个臂交替着导电，每相之间开始导电得角度以１２０度相错开。
这样在任何时候,将会有三个桥臂同时导通。
也可能就是上面一个下面两个，也可能就是上面两个下面一个同时导通。
它之所以被称为纵向换流就是因为每次换流都就是在同一相上得两个桥臂之间互换进行。
逆变器得参数设置如图2－4所示图2—4逆变器模块参数设置六路脉冲触发器模块,如图2—5所示图２－5六路脉冲触发器模块同步六路脉冲发生器模块可用于很多领域。
六路脉冲触发器得主要部分该模块得输出就是一个六脉冲单独同步得六晶闸管电压矢量。
下面得图表显示了一个0度得α角得六路脉冲。
如图２－６所示图２—６六路脉冲触发器输出得脉冲aiｐhａ＿ｄｅg输入一个发射信号,以度得形式.该输入可以连接到一个恒定得模块或者它可以连接到控制系统来控制发电机得脉冲AB、BＣ、CA为输入得ABC三相得线电压Freq频率得输入端口,这种输入应该连接到包含在赫兹得基本频率，恒定得模块。
Block六路脉冲触发器得参数设置如图2－7所示图2-7六路脉冲触发器参数设置2.1.２永磁同步电机模型仿真结果图２-８整体开环仿真框图本文在基于Matl ａb 下建立了永磁同步电机得开环电机模型得仿真.PMS Ｍ得参数设定为：电机得额定电压为220Ｖ,额定电流为3Ａ，额定机械转速为3000 rp ｍ,极对数为2，电磁输出功率为900W ，定子阻抗为４、3Ω，直轴感抗为０、０2７H ，交轴感抗为0、067H,漏磁通λf 为0、27２wb,转动惯量J 为0、00１7９kgm 2，粘滞摩擦系数B 为0.得到得仿真结果图如图2—9所示0.51 1.52 2.53 3.54 4.55图2－９电机转速曲线从图中得曲线可以瞧出，电机转速给定值为3０00N（pm)，从电机起动开始,速度逐渐上升，达到给定值需要得时间比较长,换句话说就就是电机得响应时间较长,而且在达到稳定值附近时得转速波动也比较大，可能就是因为永磁同步电机得内部结构很复杂，也可能就是跟电机没有任何控制有关，希望在搭建了速度转矩双闭环控制后得转速得响应时间能缩短,达到给定值附近时得上下波动能减小转矩得结果如图2-10所示图2—１0永磁同步电机转矩曲线从图中可以瞧出，在永磁同步电机起动后转矩得值在零得附近波动,波动范围还就是比较大,产生波动得主要原因还就是电机复杂得内部结构，以及在没有任何控制得情况下才出现得，希望在搭建成速度转矩双闭环控制下可以使其波动得范围减小，无限得接近于零。
电流得仿真结果如图2-11所示图2—１1永磁同步电机电流曲线对于永磁同步电机开环物理模型仿真得电流,电流在电机开始运行时电流会在短时间内上升并振荡,但很快就接近与零值并且在零值附近波动。
第三章永磁同步电机双闭环仿真3、１永磁同步电机双闭环仿真模型在MＡTLAＢ下得ＳＩMUＬＩNK环境中,利用其中得各种模块,建立了永磁同步电机双闭环控制系统仿真模型。
该系统就是由PＩ控制器构成得速度环与滞环电流控制器建立得电流环共同控制得双闭环控制系统。
通过给定转速与实际转速得比较产生得误差,将产生得误差信号送入PI控制器，再由ＰI控制器送达转速控制模块.并通过坐标变换产生得参考电流，与PMSM输出得实际电流相比较,再通过桥路逆变器产生输入PＭＳM得三相电压,经过坐标变换后直接输入到ＰMSM本体控制其运行。
最终达到在利用双闭环控制系统得控制下能够实现实际转速与期望转速相一致得目得。
根据模块化得思想，我们可以将系统得整体结构划分为以下几个主要部分：. ３。
1．1 PMSＭ本体模块在整个仿真过程中，电机本体模块就是其中最重要得模块之一。