永磁同步电动机的数学建模与仿真

湿婆GangadharaRaoVenna¹,Sneha Vattikonda²,SravaniMandarapu³

学生,EEE称,KLUniversity Vaddeswaram,尔,印度安得拉邦
学生,EEE称,KLUniversity Vaddeswaram,尔,印度安得拉邦
学生,EEE称,KLUniversity Vaddeswaram,尔,印度安得拉邦

文摘

引入永久磁铁两极更换电磁线圈需要另外电能supplysource导致小型直流机器。同样在同步机,传统的电磁场波兰人在转子取代点polesand这样滑环和电刷装配分发。随着权力semiconductordevices取代机械换向器与电子换向器的形式一个逆变器实现。这两个发展导致了永磁同步电动机的发展,无刷直流机。由于许多应用程序像传感器永磁同步电动机速度控制,适当的位置控制,伺服电机等。进行永磁同步电动机的数学模型,并使用MATLAB模拟。永磁同步电动机的最重要的特性是它的效率高扣除后与输入功率的比值的输入功率的损失。没有励磁电流或永磁同步电动机的转子电流

关键字

永久磁铁、电子换向器、同步电动机,MATLAB, PermanentMagnet同步电动机、传感器更少的速度控制。

介绍

永磁同步电动机是一个旋转电机定子是一个典型的三相InductionMotor和转子永磁体。在这方面PermanentMagnet同步电动机类似于感应电动机期望转子磁场的永磁同步电动机是由永磁体。使用永久磁铁产生实质性的气隙磁通可以设计高效点马达。基于类型的永磁电机分类emfinduced回来。永磁同步电动机具有正弦反电动势和无刷直流电机梯形反电动势。永磁同步电动机的特点是:

¯·介质结构的复杂性,多个字段。高可靠性(没有电刷磨损),即使在非常高的可实现的速度。

一个¯·效率高。

一个¯·低EMI。

一个¯·由多相逆变器控制器。传感器少速度控制成为可能。

一个¯·适合位置控制。

永磁同步电动机的动态建模

永磁同步电机的动态模型(永磁同步电动机)isderived使用两阶段电动机在直接和正交轴。这种方法是为了获得的概念简单绿绿的一组两个定子绕组。只没有绕组,转子磁铁。磁铁被建模为一个电流源或磁链源,concentratingall其通量联系只有一个轴。定子的通量联系q和dwindings来自第一原则。机器的物理建模富饶的电路模型。常数电感对转子绕组是获得面试官变换代替一组虚构ofd-q绕组的定子绕组电机转子的速度旋转。等效三相异体机和它的模型使用一组两相绕组derivedand这种方法适用于forextending模型一n相机器n大于2,two-phasemachine。两相的三相变量的转换电压,电流,orflux联系推导广义。推导了电磁torqueinvolving水流和通量联系。 The differential equations describingthe PMSM are nonlinear.

以下假设,推导出动态模型:

1。定子绕组与呈现正弦分布平衡magnetomotiveforce (mmf)。

2。Theinductance与转子位置是正弦。

3所示。饱和度和参数变化是被忽视的。

绕组是流离失所的90年在空间电度和转子windingis角θr定子daxis绕组。它假定q-axis leadsthe d-axis的反时针方向旋转的转子。一双波兰人isassumed图,但它适用于任意数量的双极轻微的修改。注意,θr是电机转子的位置在任何即时获得bymultiplying双电柱的机械转子位置。d -和派生q-axes定子电压电阻的电压降和导数之和的通量联系各自的绕组

凸极永磁同步电动机,电感是转子位置依赖。如果转子的位置依赖关系是消除变换。通量之间的关系联系和currentsis唯一由包含转子位置的矩阵。从这种关系,鉴于注入电流,转子位置可以评估如果fluxlinkages是已知的。这方面的操作与安灯注入信号对应的通量联系方程从inductancemeasurements提取转子位置使转子位置的电动机驱动系统独立sensorsthat是昂贵的,不可靠。

TRANSFORMATIONTOROTOR REFERENCEFRAMES

参考系授权给各州的独特的视图系统和戏剧性systemequations的简化。独立的转子磁场positiondetermines感生电动势和影响的动态系统方程thewound转子永磁同步电动机。因此,从转子看整个系统,即。,rotating reference frames, the system inductance matrix (equ.8) becomes independent ofthe rotor position, thus leading to the simplification and compactness of the systemequations. The relationship between the stationary reference framesdenoted by d- and q-axes and the rotor reference frames denoted by dr- and qr-axes. Transformation to obtain constant inductances is achieved by replacing theactual stator and its windings with a fictitious stator having windings on the qr anddr –axes. The fictitious stator will have the samenumber of turns for each phase as the actual stator phase windings and should producethe equivalent mmf. The actual stator mmf in any axis (say q or d) is the product the number of turns and current in the respective axis winding. It is equated,respectively, to the mmf produced by the fictitious stator windings on the q- andd-axes. Similarly, the same procedure is repeated for the d-axis of the actual stator winding. This leads to a cancellation ofthe number of turns on both sides of the q- and d-axes stator mmf equations, resultingin a relationship between the actual and fictitious stator currents. The relationshipbetween the currents in the stationary reference framesand the rotor reference frames currents is written as.

iqds =一个¯害怕½¯害怕一个½红外量子点和类似的电压关系作为

Wherewr转子速度电气弧度每秒。这个方程是在形式的电压矢量等于阻抗matrixand电流矢量的乘积,与一个额外的组件由于转子的动态emf通量联系。

电磁转矩

输出的电磁转矩是最重要的变量,决定探索动力学等机器的转子位置和速度。它是派生从机矩阵方程(上图)通过观察输入功率及其各种componentssuch电阻损失,机械力量,的变化率storedmagnetic能量。因此,outputpower的区别是输入功率和电阻损失稳定状态。永磁同步电动机的动态方程可以写成

实现建模EUATIONSBYSIMULINK

供应三pahse Vrms = 220 v, f = 50赫兹提供供给。使用公园转换三相转换成两个pahse易于造型。公园转换给直轴(d),交轴(d)和零序电流。零序电流终止。

答:当前子系统:

定子电流智商,id是由状态空间模型和派生子系统中的这些表示,如图2所示。

b .转矩子模型:电磁方程,推导出方程(14)中实现的子系统,如图3所示。

模拟为主;

电机仿真与价值观进行了定子电阻Rs = 1.2 B = 4.6752 e-5公斤/ m ^ 2, J = 2.0095 e-5 Nm年代,定子电阻= 2.0357,直轴电感(Ld) = 7.8 e - 3 H,交轴电感(Lq) = 7.8 e - 3 H,通量- 0.154 V,波兰人= 4,Vrms = 220 V

结论

本文基于模拟的永磁同步电动机的数学模型是使用MATLAB实现。仿真结果表明永磁同步电动机的性能特征,即。电机的速度保持不变甚至负载转矩的变化。定子电流和电磁转矩震级也获得的图形。转子位置发现在每一个即时和图所示。

确认

我们致以感激,真诚的感谢我的上司k . NarasimhaRaju不断的激励和支持的过程中我们的论文。我们真正欣赏和价值他尊敬的指导和鼓励从开始到结束。

数据乍一看


图1	图2	图3	图4


图5	图6	图7

引用

r·克里希南“电动马达驱动建模、分析和控制”,普伦蒂斯霍尔出版社,2001。

约翰威利& Sons,帕克,r,“Advances in Permanent Magnetism”, 1990.

K Parvathy, r . Devanathan。“线性化的方法,使用MATLAB和Simulink永磁同步电动机”。10/2011;ISBN: 978-953-307-914-1。

r·克里希南“永磁同步无刷直流电机驱动器”,CRC出版社,2010年。