由图 2.3 中相应坐标系的对应关系和前文的坐标变换分析可知,将(2.5)、(2.6)式经过 Clark 变换(即 3s/2s 变换)就可以得到永磁同步电机在在 α-β 坐标系中的电压方程:
式中: 、 ——α、β 轴电压;
、 ——α、β 轴电流;
、 ——α、β 轴磁链。 磁链方程:
代入相应参数,有:
式中: 、 ——为 dq 轴电感;
——为永磁磁极产生的与定子绕组交链的磁链。
对于内永磁同步电机来说, ≠ ,上述的方程仍然是一组非线性方程,数学模型复杂。 而对于表面式永磁同步电机来说, = ,电机的数学模型相对简单,但在实际控制分析中一 般也不用这个模型。文献综述
(3)d-q 坐标系中
由以上分析,将两相静止坐标系中的方程经过 Park 变换就可以得到永磁同步电机在 d-q
两相旋转坐标系中的定子电压方程:
式中: 、 ——定子 d、q 轴电压; 、 ——定子直轴和交轴电流; 、 ——定子 d 轴和 q 轴磁链; ——电磁角速度。
定子磁链方程:
电磁转矩矢量方程为:
式中: ——磁链综合矢量;
——电流综合矢量; ——极对数; ——电磁转矩。
在两相旋转坐标系中用 d、q 轴分量来表示两个综合矢量,则有:
联立(2.13)、(2.12)两式,计算得电磁转矩为:
联立(2.11)、(2.14)两式,计算得转矩方程:
在本文中我们不考虑负载,只是理论分析控制电机达到预定转速的调节过程,所以电机 的力矩平衡方程为:来!自~751论-文|网www.751com.cn
式中:J——转动惯量;
——电机机械角速度, = ;
——电机阻尼系数。
从上面的分析可知,永磁同步电机在 d-q 两相旋转坐标系中的数学模型比两个静止坐标 系中的模型都简单,通过坐标变换消除了时变系数,将变系数方程转化为常系数方程,简化 了控制分析时的运算和难度。