本发明专利技术公开了一种采用电子元器件实现永磁同步电机的新型电路，PMSM系统电路包含三个子系统，所述电路包括状态变量的乘法环节、反相环节、加法和积分环节；所述乘法环节、反相环节、加法和积分环节，采用运算放大器、电容、电阻、模拟乘法器的电子元器件对系统进行电路实现。本发明专利技术提供的一种采用电子元器件实现永磁同步电机的新型电路，通过一个运放电路能够同时实现PMSM系统中加法和积分环节，减少了运放电路的个数，简化了系统的电路结构；仅调节一个可变电阻即可实现系统参数的改变。容易观察到PMSM输出变量由稳定状态向混沌的变化的过程，对深刻认识PMSM系统丰富的动态行为提供了一种创新方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种采用电子元器件实现永磁同步电机的新型电路，属于电子电路设 计
技术介绍
永磁同步电动机因其具有噪声低、功率密度高、体积小、效率高等优点，在工业机 器人、半导体生产等工业领域中得到了广泛的运用。PMSM是一个非线性、强耦合的系统，在 参数处于特定的区域时会出现转矩和转速的间歇振荡、控制性能不稳定等混沌现象，因此， 对PMSM进行混沌分析有很重要的现实意义。 在d-q坐标轴下，PMSM的数学模型可写为 式中，变量id、iq分别为d轴、q轴定子电流，ω为机械角速度，变量ud、uq分别 为d轴、q轴电压定子电压，np为磁极对数，Jeq为转动惯量，β为粘滞摩擦系数，TL为负 载转矩，Ψγ为转子永磁体磁链，R表示定子绕组，Ld、Lq分别为d轴、q轴定子电感。通过 仿射变换和时间尺度变换将式（1)变化为无量纲的状态方程： 系统⑵的平衡点满足： 式中，pp和rP为系统平衡点。 对于^ =乃=Q的情形，可以看作PMSM运行一段时间后突然断电，无输入电 压和空载的情况。由式（3)可求出这种情况下系统的三个平衡点为： 式中，S。为系统的零解平衡点，S i、S2为非平凡平衡点。对于两非平凡平衡点来说， 其对应的雅克比矩阵的特征多项式为： D ( λ ) = λ 3+ (2+ σ ) λ 2+ ( σ + γ ) λ +2 σ ( γ -1) (5) 式中，λ为特征多项式的特征根。由式（5)可得，当PMSM参数时，对应于两个非平凡平衡点的特征值为： 由于λ?为负实数，λ2、λ3为两个纯虚数。所以，当γ = "时，两个平衡点都 为不稳定平衡点，式（2)对应的线性化方程将产生Hopf分支；当γ > yh时，三个平衡点 都将变得不稳定，系统将进入混沌状态。 当〇 = 5. 46时，γ h= 14. 93。令初始条件取γ = 8,利用Matlab/Simulink软件，仿真结果如图1所示，系统处于稳定状态；γ = 14. 36,仿真 结果如图2所示，系统处于极限环状态；γ = 40,的仿真结果如图3-6所示，系统处于混沌 状态。
技术实现思路
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种采用电子元器件实现永 磁同步电机的新型电路。 技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为： -种采用电子元器件实现永磁同步电机的新型电路，PMSM系统电路包含三个子系 统，所述电路包括状态变量的乘法环节、反相环节、加法和积分环节。 所述乘法环节、反相环节、加法和积分环节，采用运算放大器、电容、电阻、模拟乘 法器的电子元器件对系统进行电路实现； 所述反相环节包括第一反相环节、第二反相环节、第三反相环节，所述第一反相 环节包括电阻，R15、R16、运算放大器LM741，所述第一反相环节的运算放大器输入信号 0. 1*χ2*χ3通过R16接入反相输入端，输出端电压通过R16反馈到输入回路中；所述第二反 相环节包括电阻R11、R12、运算放大器LM741，所述第二反相环节的运算放大器输入信号x3 通过Rll接入反相输入端，输出端电压通过R12反馈到输入回路中；所述第三反相环节包括 电阻R13、R14、运算放大器LM741，所述第三反相环节的输入信号x2通过R13接入反相输入 端，输出端电压通过R14反馈到输入回路中。 所述乘法环节包括第一乘法环节、第二乘法环节，所述第一乘法环节包括模拟乘 法器AD633、电容C4、C5、电阻R17、R18,所述第二乘法环节包括模拟乘法器AD633、电容C6、 C7、电阻R17、R18 ;所述第一乘法环节的模拟乘法器的1端口、3端口分别接外部输入信号 X1、X3 ;5端口、8端口接外部稳压电源；7端口输出0.1 *xl*x3 ;所述第二乘法环节的模拟乘 法器的1端口、3端口分别接外部输入信号X3、X2 ;5端口、8端口接外部稳压电源；7端口输 出0. 1*χ2*χ3 ;所述电阻R17、R18用于直流分压对模拟乘法器的直流偏置进行线性偏置补 偿； 所述加法和积分环节包括第一加法和积分环节、第二加法和积分环节、第三加法 和积分环节；所述第一加法和积分环节包括电阻RU R2、R8,电容C1，运算放大器LM741， 所述第一加法和积分环节的两并联输入信号xl、-〇. 1*χ2*χ3分别通过电阻Rl和R2接入 LM741的反相输入端，LM741的输出信号通过电容Cl反馈到输入回路中，R8并联在电容Cl 上；所述第二加法和积分环节包括电阻R3、R4、R5、R10、电容C2、运算放大器LM741，所述第 二加法和积分环节的两并联输入信号_x3、0.1 *xl*x3分别通过电阻R4和R5接入LM741的 反相输入端，LM741的输出信号通过电容C2反馈到输入回路中，R3、RlO并联在电容C2上； 所述第三加法和积分环节包括电阻R6、R7、R9、电容C3、运算放大器LM741，所述第三加法和 积分环节的两并联输入信号x3、-x2分别通过电阻R6和R7接入LM741的反相输入端，LM741 的输出信号通过电容C3反馈到输入回路中，R9并联在电容C3上。 所述加法和积分环节的RC比例系数的值用于调节PMSM系统的频率和幅值。 所述电阻R4、R6、R7均设置为可变电阻，R6和R7的阻值根据参数〇的大小设定， 通过对PMSM系统模型的转换和分析，方便电路的调节。 所述可变电阻R4阻值的设置与参数γ有关，用于随着电阻R4的变化，PMSM系统 由稳定状态进入混沌状态，变得不稳定。 有益效果：本专利技术提供的一种采用电子元器件实现永磁同步电机的新型电路，通 过一个运放电路能够同时实现PMSM系统中加法和积分环节，减少了运放电路的个数，简化 了系统的电路结构；仅调节一个可变电阻即可实现系统参数的改变。容易观察到PMSM输出 变量由稳定状态向混沌的变化的过程，对深刻认识PMSM系统丰富的动态行为提供了一种 创新方法。【附图说明】 图1是参数γ = 8时状态变量^的时域图； 图2是参数γ = 14. 36时系统的三相图； 图3是参数γ = 40时系统的三相图； 图4是参数γ = 40时状态变量ξ的时域图； 图5是参数γ = 40时状态变量的二维相图； 图6是参数γ = 40时状态变量?~/,;的二维相图； 图7是本专利技术电路示意图； 图8是第一反相环节电路示意图； 图9是第二反相环节电路示意图； 图10是第三反相环节电路示意图； 图11是第一乘法环节电路示意图； 图12是第二乘法环节电路示意图； 图13是第一加法和积分环节电路示意图； 图14是第二加法和积分环节电路示意图； 图15是第三加法和积分环节电路示意图； 图16是R4 = IOOkQ即参数γ = 8时系统状态变量xl的时域图； 图17是R4 = IOOkQ即参数γ = 8时系统状态变量xl的频域波形； 图18是R4 = 25k Ω即参数γ = 40时系统状态变量xl的时域图； 图19是R4 = 25k Ω即参数γ = 40时系统状态变量xl的频域波形； 图20是R4 = 25kQ即参数γ = 40时时系统状态变量x3-xl的二维相图； 图21是R4 = 25kQ即参数γ = 40时时系统状态变量χ3-χ2的二维相图。【具体实施方式】 下面本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种采用电子元器件实现永磁同步电机的新型电路，其特征在于：PMSM系统电路包含三个子系统，所述电路包括状态变量的乘法环节、反相环节、加法和积分环节。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙黎霞，李云峰，温正赓，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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