基于MATLAB永磁同步電機(jī)矢量控制的仿真研究

常亮

（渤海船舶職業(yè)學(xué)院，遼寧葫蘆島 125000）

基于MATLAB永磁同步電機(jī)矢量控制的仿真研究

常亮

（渤海船舶職業(yè)學(xué)院，遼寧葫蘆島 125000）

本文通過(guò)矢量控制策略采用id=0控制方案快速準(zhǔn)確地控制轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)調(diào)速系統(tǒng)具有較高的靜、動(dòng)態(tài)性能。并利用了Matlab工具對(duì)永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究，控制方法的正確性得到驗(yàn)證。

永磁同步電機(jī) 矢量控制 空間矢量脈寬調(diào)制

0 引言

隨著永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制技術(shù)的不斷發(fā)展，各種控制技術(shù)也在逐步成熟并且得到廣泛應(yīng)用。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，各種控制策略都有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，本文采用id=0控制策略最為簡(jiǎn)單，保持id=0可以保證用最小的電流幅值得到最大的輸出轉(zhuǎn)矩，只需要最小的電流就可以產(chǎn)生所要求的轉(zhuǎn)矩，使銅耗下降提高了效率[1-2]。

1 數(shù)學(xué)模型

分析正弦波電流控制的調(diào)速永磁同步電動(dòng)機(jī)最常用的方法就是d-q軸數(shù)學(xué)模型，電動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能都可用此種方法分析研究。正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)的d-q軸數(shù)學(xué)模型的建立如圖1所示[3-4]。 由圖可得到電壓方程、磁鏈方程、電磁轉(zhuǎn)矩方程、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程如下：

1) 電壓方程：

2 模型建立

MATLAB下的Simulink是用于仿真建模及分析動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的一組程序包，可使系統(tǒng)從軟件分析到硬件設(shè)計(jì)更為便利，大大縮短了系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)周期，并降低了實(shí)際硬件開(kāi)發(fā)成本，利用它所提供的永磁同步電機(jī)(PMSM)模塊和輸出測(cè)量模塊搭建id=0永磁同步電機(jī)矢量控制閉環(huán)控制系統(tǒng)模型如圖2所示[5-6]。

3 仿真結(jié)果分析

根據(jù)所建立的永磁同步電機(jī)矢量控制的仿真模型在Matlab軟件環(huán)境下運(yùn)行，其中參數(shù)有：電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=0.0009 kg·m2、定子電阻R=2.8760 Ω、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)磁通ΨPM=0.174 Wb、交直軸定子電感Ld=8.4e-3 H,Lq=8.4e-3 H、粘滯摩系數(shù)B=0.001 N.m.s、極對(duì)數(shù)P=4等。

仿真結(jié)果如圖3-圖9所示。

4 結(jié)論

由仿真結(jié)果看出負(fù)載轉(zhuǎn)矩由5 N·m突變?yōu)?0 N·m，再由10 N·m 突變?yōu)?5 N·m時(shí)，定子電流的幅值逐漸增大，即定子電流與負(fù)載成正比的關(guān)系，波形符合理論分析，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性強(qiáng)，具有優(yōu)質(zhì)的靜、動(dòng)態(tài)特性。id=0的矢量控制轉(zhuǎn)矩的變化主要取決于電流，這樣就能實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確地控制轉(zhuǎn)矩。

[1] 錢(qián)昊, 趙榮祥. 永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)[J]. 農(nóng)機(jī)化研究, 2009,(2):90-91.

[2] 王成元. 矢量控制交流伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2010.

[3] 林立, 黃聲華. 基于矢量控制的高性能異步電機(jī)速度控制器的設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用, 2010, (2):102-105.

[4] 陳伯時(shí). 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)[M]. 第 2 版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2010.

[5] 王曉明, 王玲. 電動(dòng)機(jī)的DSP控制[M]. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社, 2010.

[6] B IMAL K BOSE. Modern power electronics and AC drives [M ]. Pearson Education, 2001.

Simulation on Vector Control for Permanent Magnet Synchronous Motor Based on Matlab

Chang Liang
(Bohai Shipbuilding Vocational College, Huludao 125000, Liaoning, China)

In this paper, the vector control strategy based on id=0 control scheme of fast and accurate control of torque with high dynamic performance to achieve speed control system is studied. By using Matlab/simulink tools, the vector control system for the permanent magnet synchronous motor is simulated, and the simulation results prove the validity of the proposed control method.

permanent magnet synchronous motor (PMSM); vector control ; space vector pulse width modulation（SVPWM）

TM341

A

1003-4862（2014）03-0050-03

2013-06-13

常亮(1977-)，男，講師，研究方向：船舶電氣工程。