pmsm开题报告word

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1、 西北工业大学本科毕业设计（论文）开题报告西北工业大学本科毕业设计（论文）开题报告 专业：专业： 自动化 班级：班级：03031001 学号 XXXXXXX 姓名 XXX 指导教师 XXX 报 告 题 目 永磁同步电机矢量控制技术研究 题目来源（划） 科研 生产 实验室 专题研究 企业联合 论文类型（划） 工程设计类 实验研究类 软件开发类 其 他 报 告 日 期 报告地点 一、 研究背景及意义 电机作为一种能量转换装置，广泛存在于各个领域。永磁电机采用永磁体代替 通电线圈励磁的一种电动机。其起源很早，在 19 世纪二十年代所出现的第一台电 机就是由永磁体产生励磁的永磁电机1.，但当时所采用的

2、永磁材料是天然磁铁矿 石，磁能密度低，所制成的电机体积大，不久便被电励磁电机所取代2。20 世纪 80 年代，随着价格低廉的钕铁硼(NdFeB)永磁材料的出现，使永磁同步电动机 (PMSM)得到了很大的发展，世界各国(以德国和日本为首)掀起了一股研制和生产永 磁同步电动机及其伺服控制器的热潮， 在数控机床、 工业机器人等小功率应用场合， 永磁同步电动机伺服系统是主要的发展趋势。永磁同步电动机伺服系统是一种闭环 控制系统，它彻底克服了永磁式步进电动机驱动系统(开环控制系统)所固有的振荡 和失步等缺点，提高了电动机的输出转矩与电流比，较之永磁式步进电动机驱动系 统具有更高的运行速度，更稳定、更光滑

3、的运行性能及更强的位置控制能力3。 永磁同步电机用永磁体代替了绕线式同步电动机转子中的励磁绕组，从而省 去了励磁线圈、滑环和电刷，同其他电机相比，永磁同步电机有以下优点: 1. 可靠性高 与电励磁同步电动机和直流电动机相比,无电刷,结构简单,系统的安全性能自 然得以提高,维护也变得简单。 2. 体积小、重量轻 随着技术水平的不断发展,人类可以研制出更高性能的永磁材料用于永磁电机 的制造,电机性能得巨大提高,与同等容量的励磁电动机相比,其重量、体积都减小 了很多,能满足对重要体积要求较高的场合,应用范围更广。 3. 动态响应迅速,电磁转矩波动小,具有很强的过载能力 永磁同步电动机可以达到三倍以上

4、的额定转矩,对于转矩特性变化要求较大的 负载场合十分适用。 4. 效率高、功率因数高 与异步电动机相比,永磁同步电动机无无功励磁电流,因此具有功率因数更高, 定子电流、定子铜耗更小,并且转子中不会产生铜耗的优点,同样的输出功率下总损 耗降低,电机发热降低,进而可以减小风扇容量甚至去掉风扇,同时也减小了相应的 风摩损耗,使得它的效率相对异步电动机提高了 2%至8%。 5. 结构多样化,应用范围广泛 永磁同步电动机转子结构可以多样化,因此会有各种结构不同的特点和性能各异的 许多品种。总之可靠性高、体积小、重量轻、高功率因数、动稳态性能优良,生产 成本不断降低,性能不断提高的永磁同步电动机具有广阔的

5、应用前景,其控制系统 也有巨大的研究价值4 二、研究的主要内容 由于永磁同步电机具有高转动惯性比、高功率密度、高效率、体积小、结构多 变，运行可靠等优点，而矢量控制具有输出转矩平稳,电机调速范围宽,启制动性能 良好等优点,能满足永磁同步电机控制系统的高性能控制要求，并且转子磁场定向 控制方案达到了完全的解耦控制，无需增加解耦器。因此,本题采用永磁同步电机 作为研究对象，以转子磁场定向矢量控制及 PID 闭环控制为主要控制策略，对永磁 同步电机进行控制。 磁场定向是以电机的某一磁链轴线为取向，建立电机模型的坐标系，电机的电 压、电流、磁链等电量都在该坐标系中分解、合成，并加以控制。而磁场控制则是

6、 以某一磁场幅值和相位为目标加以控制，在任意坐标系下都可以对某一磁场加以控 制。 PMSM 矢量控制的核心思想是将电机的三相电压、电流、磁链等矢量经过坐标 变换到以转子磁场定向的两相参考坐标系（dq 坐标系）中，定子电流矢量被分解为 互相垂直正交的两个分量：一个与转子磁链同方向，代表定子电流的励磁分量；一 个与磁链方向正交，代表定子电流的转矩分量。维持定子电流的励磁分量不变，控 制转矩分量，这就相当于直流电机中维持励磁电流不变，而通过控制电枢电流来控 制电机的转矩，如图 1 所示。 角速度计 算 PIPI PI PARK逆变换 PARK变换 CLEAR变换 SVPW M 16PMWPMW A

7、i Bi Ci PMSM 0 d i q i q U d U d i q i i i U U 逆变器 dc V 光电编码器 图1 步电机矢量控制结构图 dq坐标系中电机数学模型 电压方程 0000 000 ddddd q rr qqqqqf d uiLiiLR p uiLiiLR 磁链方程 0 00 ddd f qqq Li Li 方程中、 dq 、 dq ii、 dq uu、分别为定子磁链、定子电流和定子电压在dq的分 量； f 为转子磁链； dq LL、为定子绕组在dq轴的等效电感。 本题采用最为广泛的空间矢量(SVPWM)调制， SVPWM 控制算法核心思想是: 三相对称正弦电压对电机供

8、电时,交流电机在空间中产生圆形旋转磁场,从而产生 恒定的电磁力矩。以交流电机中的理想磁链圆为基准圆,用逆变器不同的开关模式 所产生的有效矢量来逼近基准圆,即用正多边形近似模拟圆形。 SVPWM根据电压矢 量平均值原理，对于永磁同步电动机，忽略定子绕组电阻时，电压矢量顶点的轨迹 就是定子的磁链轨迹。在每个调制周期内，SVPWM通过控制三相逆变器开关，依 据当前所处扇区，通过调整该扇区对应有效电压矢量的作用时间合成给定的电压矢 量。 本题伺服系统采用 PI 控制器，本控制模型中 PI 控制环有一个转速环、两个电 流环组成。PI 控制器原理是通过设定比例增益 P K和积分增益 I K对数据进行处理，

9、 使伺服系统达到要求的控制性能。 题目研究的主要内容： 1、综述 PMSM 、SVPWM 控制技术技术研究现状与发展方向； 2、建立 PMSM 数学模型，分析 PMSM、 SVPWM 系统的工作原理； 3、分析 PID 控制算法及参数对 PMSM 性能的影响，研究算法改进及参数选择 方法。 三、毕业设计期间的进度和要求 1、12 周：题目相关基础知识学习及资料收集； 2、34 周：资料综述及英文资料翻译； 3、56 周：建立数学模型 4、78 周：系统仿真研究； 5、910 周：电压矢量扇区划分、判断和实现的方法研究； 6、1113 周：PID 控制算法分析研究及改进； 7、1415 周：工作

10、总结及撰写论文； 8、16 周：毕业论文答辩。 四、预期达到的目标 1建立 PMSM 数学模型（三坐标系内） ，建立 PMSM 控制系统的 Matlab 仿真 模型； 2分析 TI 软件电压矢量扇区划分、判断和实现方法； 3进行 Matlab 仿真分析和验证。 五、参考文献 1 符曦. 高磁场永磁式电动机及其驱动系统M. 机械工业出版社, 北京, 1996 2 唐任远. 现代永磁电机的理论与设计M. 机械工业出版社, 北京, 1997. 3 王鑫,李伟力,程树康.永磁同步电动机发展展望J.微电机,2007 (5):69-72. 4 邓文华 永磁同步电动机矢量控制系统研究 指导教师意见： 签名：

11、 年 月 日 开题评议小组成员： 开题评议小组意见： （包括对论文的选题、难度、进度、工作量、论文形式意见） ： 1. 论文选题: 有理论意义； 有实用价值； 有理论意义与实用价值； 意义不大。 2. 论文的难度: 偏高； 适当； 偏低。 3. 论文的工作量: 偏大； 适当； 偏小。 4. 进度: 可行； 不可行； 5. 学生开题报告中反映出的综合能力和表达能力: 好； 较好；一般； 较差。 6. 论文形式意见： 可行； 不可行； 7. 对论文选题报告的总体评价: 好； 较好； 一般； 较差。 （在相应的方块内作记号“” ） 组长签名： 评议结论 是否同意论文选题报告： 同意； 需重做 （在相

12、应的方块内作记号“” ） 评议小组组长签名： 年 月 日 学院意见 教学副院长： 年 月 日 备注：备注：本科生毕业设计论文开题报告要求本科生毕业设计论文开题报告要求 1. 本科生选题报告内容应包括：选题目的与背景、主要研究内容和方案、预期达到的目标。 2. 本科开题报告由各专业负责安排，公开进行；开题小组人员 3 人以上。 3. 学生在规定的时间内，写出选题报告初稿，经指导教师审阅同意后，由各专业安排开题报告时间； 开题学生自述 5 分钟，提问 5-10 分钟。开题报告未通过者，需重新开题。 4. 开题报告必须按期完成；如有问题应及时向所在专业或导师提出。 5. 开题报告统一用 A4 纸、正反两面打印。