基于matlab-simulink的开关磁阻电动机伺服系统仿真研究

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1、基于Matlab-Simulink的开关磁阻电动机伺服系统仿真研究基于Matlab.Simulink的开关磁阻电动机伺服系统仿真研究居海清戴义保中图分类号:TM352文献标识码:A文章编号:1001-6848(2007)0443025-03基于Matlab.Simulink的开关磁阻电动机伺服系统仿真研究居海清，戴义保(东南大学，南京210096)摘要:针对开关磁阻电动机(SRM)转矩脉动的缺点，推导了电机的转矩分配函数,并用所构建的转矩分配函数在Matlab.Simulink环境下对1台三相12/8结构的开关磁阻电机伺服系统(SRSD)进行建模仿真.仿真结果

2、表明该方法简单，抑制转矩脉动效果较为理想•该仿真模型可以为开关磁阻电机伺服系统的进一步分析和研究提供参考.关键词:开关磁阻电动机;伺服系统;转矩脉动;仿真SimulationandStudyofSRSDBasedonMatlab-simulinkJUHai-qing,DAIYi-bao(SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)ABSTRACT:Atorqueripplesofswitchedreluctancemotor,atorque・sharingfunctionwasconstructedinthispaper・W

3、iththefunction,thesimulationmodclofathree・phasel2/Sswitchedreluctancemotorservodrivesystem(SRSD)wasalsoestablishedintheMatlab・simulinkcnvii*onment.Theresultsindi-catedthatthefunctionwassimpleandeffective.thisconfirmedthemodelproposedinthispapercanpro-videreferencesforthetestofSRSD.K

4、EYWORDS:SRM;Servodrivesystem;Torque-ripple;Simulation1数学模型图1给出了开关磁阻电动机伺服系统基本组成.图1开关磁阻电动机伺服系统基本组成磁路饱和非线性是SRM的一个重要特征，因此电磁转矩必须根据磁储能或磁共能来计算：什）式中,0为转子滔角，为醯始色,i为枢齟电流.磁共能的变化取决于转子位置角和绕组电流的瞬时值•在对sR电机性能作定性分析时，若忽略磁路的非线性，一相转矩瞬时表达式可简化为：收稿Fl期：修改日期：2oo6.07一112oo6—10_20吉0L(2)・UL,开关磁阻伺服电动机必须产生足够的电磁转

5、矩，以克服负载转矩，机械摩擦转矩和负载加速时所需要的加速转矩•若将它们的关系用运动方程来表示，则有在电磁转矩和负载转矩作用下，根据力学定律可写出转了机械运动方程：•，警+砒+(3)⑷{It式中,为转子角速度•电磁转矩是开关磁阻电机各相瞬时转矩的合成.2转矩分配函数转矩分配函数用于对各相转矩进行分配，以保证各相瞬时转矩之和为一恒定值•该恒定值是依据伺服系统性能及负载要求而确定的转矩给定值.定义第k相转矩分配函数为(0);k=l,2,33,且满足:(0)=1•分配函数(0)可以有多种形式,对三相12/8极的SRM而言，转子极距25—微电机2007年第4o卷第4期(

6、总第160期)角，即一相电感的变化周期为45••本文设定(0)的曲线形状如图2所示.图2SRM三相转矩分配函数(0)=转矩分配函数表达式的求取过程:由转矩分配函数曲线可以看出，在〜之间，转矩分配函数值应为1；在〜之间，第一相转矩分配函数与第三相转矩分配函数值之和在任意位置都为1;在〜之间，第一相转矩分配函数与第二相转矩分配函数之和在任意位置都为1;其他情况下转矩分配函数应为零•由转矩分配函数在〜.和0〜之间的对称性及余弦函数随角度的变化规律可设想转矩分配函数表达式如下：0.5-0.5cosn（0一0o）15・（k一l）+00<15.（k一1）+01115

7、・(k一1)+010<15・(k一l)+02/n为实数，待定・5+0・5cosn(0—02)15・(k一l)+02<15・(k一l)+03k取1,2,3/0其他对于三相12/8极SRM,各相依次互差15..由于三相转矩分配函数的对称性,可知当()处在〜时,(0)正好位于相对于()的〜.之间，此时两函数之和为1,又因为()在相位上滞后于()15•，也可认为是超前30•，可得如下两式：01=02—00=15.(6)[0.5+0.5COSn(0—02)]+{0.5・0.5COSn[(0+30)—)】)(7)式(7)可简化为COS(凡一nOz)=CO

8、S(凡+30n—凡6}0)・该式耍想对