基于matlab的永磁同步电机控制系统的建模及仿真研究 -开题报告-文献综述-参考文献

1.1永磁同步电机控制系统的发展

近年来永磁同步电动机的控制技术逐步发展，各项控制技术应用日趋成熟，SVPWM、DTC、SVM-DTC、MRAS等控制方法都在实际中得到广泛应用。然而上述控制方法在实际应用中都存在局限性。比如低速特性不够理想，过分依赖于电机参数等，因此，对控制方法中存在的问题进行探索分析并解决十分重要。

早在1971年，德国学者就相继提出了交流电机矢量变换控制的新思想、新理论和新技术。它的出现对交流电机控制技术的研究具有划时代的意义。矢量变换交流闭环控制系统是通过磁场定向构成的，它的控制性能与直流系统不相上下。随着电力电子、微电子、计算机技术和永磁材料学的发展，矢量控制技术得以迅速应用和推广。矢量控制是在机电能量转换、电机统一理论和空间矢量理论基础上发展起来的，它首先应用于三相感应电动机，很快扩展到三相永磁同步电机。由于三相感应电动机运行时，转子发热会造成转子参数变化，而转子磁场的观测依赖于转子参数，所以转子磁场难以准确观测，使得实际控制效果难以达到理论分析的结果，这就是矢量控制方法在实际应用中的局限性。而永磁同步电机采用永磁体做转子，参数较固定，所以矢量控制永磁同步电机在小功率和高精度的场合应用广泛。1985年，由德国鲁尔大学Mr.Depenbrock教授首次提出了直接转矩控制的理论，接着又把它推广到弱磁调速范围。与矢量控制技术相比，直接转矩控制很大程度上解决了矢量控制三相感应电动机的特性易受电机参数变化而影响的问题。直接转矩控制方法从一诞生，就以自己新颖的控制思想，简洁明了的系统结构，优良的静动态性能受到了普遍关注并迅速发展。目前该技术成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。德国、日本、美国都竞相发展此项新技术[1][2]。

20世纪90年代后，随着微电子学及计算机控制技术的发展，高速度、高集成度、低成本的微处理器问世并商品化，使全数字化的交流伺服系统成为可能。通过微机控制，可使电机的调速性能有很大的提高，使复杂的矢量控制与直接转矩控制得以实现，大大简化了硬件，降低了成本，提高了控制精度，还能具有保护、显示、故障监视、自诊断、自调试及自复位等功能。另外，改变控制策略、修正控制参数和模型也变得简单易行，这样就大大提高了系统的柔性、可靠性及实用性。近几年，在先进的数控交流伺服系统中，多家公司都推出了专门用于电机控制的芯片。能迅速完成系统速度环、电流环以及位置环的精密快速调节和复杂的矢量控制，保证了用于电机控制的算法，如直接转矩控制、矢量控制、神经网络控制等可以高速、高精度的完成。非线性解耦控制、人工神经网络自适应控制、模型参考自适应控制、观测控制及状态观测器、线性二次型积分控制及模糊智能控制等各种新的控制策略正在不断涌现，展现出更为广阔的前景。因此，采用高性能数字信号处理器的全数字交流永磁伺服智能控制系统是交流伺服系统的重要发展方向之一。

1.2计算机仿真技术的发展

计算机仿真技术是以多种学科和理论为基础，以计算机及其相应的软件为工具，通过虚拟试验的方法来分析和解决问题的一门综合性技术。计算机仿真（模

拟）早期称为蒙特卡罗方法，是一门利用随机数实验求解随机问题的方法。其原

理可追溯到1773年法国自然学家G.L.L.Buffon为估计圆周率值所进行的物理实

验。根据仿真过程中所采用计算机类型的不同，计算机仿真大致经历了模拟机仿

真、模拟－数字混合机仿真和数字机仿真三个大的阶段。20世纪50年代计算机

仿真主要采用模拟机；60年代后串行处理数字机逐渐应用到仿真之中，但难以

满足航天、化工等大规模复杂系统对仿真时限的要求；到了70年代模拟－数字混合机曾一度应用于飞行仿真、卫星仿真和核反应堆仿真等众多高技术研究领域；80年代后由于并行处理技术的发展，数字机才最终成为计算机仿真的主流。现在，计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用。

为了获得满意的转矩计算，仿真研究是最有效的工具和手段。本文利用MATLAB软件下的SIMULINK仿真工具对PMSM系统进行仿真。

二、^范文提纲

1绪论

1.1课题研究的背景

1.1.1永磁同步电机控制系统的发展

1.1.2计算机仿真技术的发展

1.1.3建模与仿真的定义及关系

2永磁同步电动机结构及坐标系下的数字模型

2.1同步电动机的基本原理

2.1.1永磁同步电动机的结构

2.1.2永磁同步电动机的分类

2.1.3永磁同步电动机的特点及应用

2.2永磁电机控制系统的数学模型

2.2.1PMSM控制系统总模型

2.2.2坐标变换

2.2.3SVPWM算法

2.3永磁同步电机的矢量控制系统

2.3.1永磁同步电机矢量控制的理论基础

2.3.2永磁同步电机矢量控制仿真模块的建立

2.4仿真研究

3全文总结

三、参考文献

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