永磁同步电机矢量控制系统仿真与建模研究

永磁同步电机矢量控制系统仿真与建模研究　林

　海　李　宏　林　洋　李　伟

中图分类号:TM341　　　　　　文献标识码:A　　　　　　文章编号:100126848(2006)0820043203

永磁同步电机矢量控制系统仿真与建模研究

林　海,李　宏,林　洋,李　伟

(西北工业大学,西安　710072)

摘　要:分析了永磁同步电机(PMSM)的数学模型,在此基础上提出了PMSM矢量控制系统仿真建模新方法,在matlab615/simlink环境下,建立了速度控制模块、坐标变换模块、SPWM控制模块,并与PMSM本体模块和电压逆变模块有机组合,建立了PMSM控制系统的速度和电流双环仿真模型。仿真实验结果表明该方法有效,PMSM控制系统的设计和调试提供了新的思路.

关键词:永磁同步电机;;;PMSMVectorControlSystemBasedonMatlab615

LINHai,LIHong,LINYang,LIWei

(NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xiπan,710072,China)

ABSTRACT:Inthispaper,basedonthemathematicalmodelofthepermanent2magnetsychronous2mo2tor(PMSM),anewwayofPMSMvectorcontrolsystemmodelhasbeentakenon.Inmatlab615/sim2link,theisolatedfunctionalblocks,suchasspeedcontrollerblock,vectorcontrollerblock,coordinatetransformblock,SPWMblocketc.hasbeenmodeled.TherearesomeblockssuchasPMSMblock,voltageinverterblockwhichareprovidedbymatlab615/simlink.Bytheorganiccombinationoftheseblocks,adoubleloopofcontrolsystem,thespeedloopandacurrentloopareestablished.Thevalidityhasbeentestifiedbythesimulationresultsandothercontrolstrategiescanbeappliedtothesystemtotestifytheirrationality.ThisnovelmethodoffersanewthoughtwayforPMSMcontrolsystemdesig2ninganddebugginginactualapplication.

KEYWORDS:PMSM;Vectorcontrol;Simulation;Modeling;Doubleloop

1)三相绕组完全对称,气隙磁场为正弦分布,

定子电流、转子磁场分布对称;

2)忽略齿槽、换相过程和电枢反应等影响;3)电枢绕组在定子内表面均匀连续分布;4)磁路不饱和,不计涡流和磁滞损耗;

0　引　言

随着高性能永磁材料、电力电子技术、大规模集成电路和计算机技术的发展,永磁同步电机(PMSM)的应用领域不断扩大。由于对电机控制的要求越来越高,同时对PMSM数字化研究提出了更高的要求,因此,如何建立有效的仿真模型越来越受到人们的关注。

则电机三相绕组的电压平衡方程式可表示为:

UaUb

Uc

r

r

1　永磁同步电机数学模型

以两相导通星形三相六状态为例,分析PMSM的数学模型及转矩特点。为了方便分析,做以下假设。

收稿日期:2006204226修改日期:2006209227

=00

ia0

0ib+i0

L-M

00

iaea00

L-M0

pib+eb

0L-ice(1)

式中,Ua、Ub、Uc为定子相绕组电压(V);ia、

ib、ic为定子相绕组电流(A);ea、eb、ec为定子相绕组电动势(V);L为每相绕组自感(H);M为每两相绕组间的互感(H);p为微分算子,为d/dt。

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