基于matalb无刷直流电机调速系统调速特性分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com《自动化与仪器仪表}2014年第3期(总第173期)基于MATALB的无刷直流电机调速系统的调速特性分析吴硕，马广君(辽宁装备制造职业技术学院辽宁沈阳，110161)摘要：介绍了直流无刷电机的转速、电流双闭环直流调速系统的组成及数学模型，通过对该系统的动态特性和静态特性的分析得出，双闭环直流调速系统避免了在单环系统中存在的两种反馈牵制的缺陷，可以获得了良好的静、动态品质。同时，运用了Matlab软件对采用正弦脉冲宽度调制的直流无刷电机系统进行建模与仿真，观测双闭

2、环系统稳态与动态以及有关控制参数变化的影响。最后，仿真结果证明采用正弦脉冲宽度调制技术对双闭环直流调速系统控制的有效性。关键词：正弦脉宽调制；无刷电机；双闭环；MatlabAbsmlct：ThispaperintroducesthecompositionofdoubleclosedloopDCspeedcontrolsystemofDCmotorspeedandcur-rent，itisdescribedtheworkingprincipleofDCP~2VIconverterandthecalc

3、ulatingmethodofthepulsewidthmodulationtechnolo—gy．UsingtheMatlabsoftwaretotheinductionmotorsystemofmodelingandsimulationbasedonthetechnologyofSPWM．Obser-vationonthesteadystateanddynamicsystemusingSPWMcontrolmodeandtheinfluenceofcontrolparameters．Final

4、ly,experi—mentalresultsshowthattheSPWMtechnologyforefectivecontrolofdoubleclosedloopDCspeedcontrolsystem．Keywords：SPWM；Brushlessmotor；Doubleclosedloop；Matlab中图分类号：TM33文献标识码：B文章编号：1001-9227(2014)03-0089-02O引言断顺序和时间，改变电动机定子绕组中电流的大小和绕组的导目前在电气传动中，电机调速方式总类

5、也很多，大体可分通顺序，从而实现对无刷直流电动机转速和输出转矩的控制。为直流传动与交流传动两大类。随着电力电子技术的不断发展，交流调速系统得到了较快的发展，其调速性能可以与直流调速相媲美。直流调速相比于交流调速还是具有明显的特点，例如，具有较大的启动转矩，良好的启动、制动性能，以及易相于在宽范围内实现平滑调速，所以直流调速系统至今仍然是自图1转速、电流双闭环直流调速系统动调速系统的一种主要形式，其中无刷直流电机调速范围广，2双闭环调速系统的特性分析寿命长，维护方便噪声小，不存在因电刷换向而引起的一

6、系列2．1稳态特性问题，所以无刷直流电机在控制系统中仍有很大的应用潜力。双闭环调速系统的结构如图2所示，其理想稳态机械特性目前在直流调速系统中经常采用正弦脉宽调制技术n～，在无刷如图3所示。正常负载运行时，双闭环调速系统的速度控制器直流电机调速系统中采用此项技术，可以获得较为理想的效果。ASR不饱和，依靠转速控制器ASR的调节作用，系统具体表1双闭环直流调速系统的组成现为转速无静差，保证系统具有较硬的机械特性。双闭环直流调速系统主要由电流和转速两个控制器组成负，，’反馈，如图1所示。控制器分别调节

7、转速和电流，二者之间实转速反馈系数：0t=二，lm帆_“(1)行串联连接。rr电流反馈系数：卢=tJ／m(2)转速控制器的主要作用：(1)使转速n随给定电压变化而变』化，稳态实现无静差；(2)抑制负载变化对电机影响，防止转速这时由于Ui<，Id<，电流控制器ACR只起辅助上下波动；(3)输出限幅值决定了允许的最大电流，电机起动时作用，系统的静太特性从负载电流=0(理想空载状态)一给定最大电流信号。直延续到A点(稳定运行点)，ld=，即稳态特性的运行段电流控制器的主要作用：(1)使电流随转速调节后的

8、值变一A段。化；(2)抑制电网电压波动；(3)保证启动时获得允许的最大电当加重负载(Id>)时，导致直流电机转速下降，速流；(4)电动机过载甚至堵转时，限制电枢电流的值，起到快速度控制器ASR迅速饱和，其输出限幅值。此时，由于转速控的安全保护作用。制器ASR失去了调节作用，转速的变化对系统不会产生影电流控制器的输出经转化后将适当的PWM(脉冲宽度调响。从控制系统数学模型上看，转速外环呈现开环状态，系统制)信号施加到电机功率变换模块上，通过控制IGBT的开通关在最大固定给定电流(AS