portunus与flux的控制系统联合仿真

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1、Portunus与FLUX的控制系统联合仿真作者：李子健邮箱：lzj@tianyuantech.com日期：2014年7月5日表贴永磁电机控制系统框图如下图，这里采用的是间接矢量控制方法。Referenceiq*CurrentUq*speedSpeedTe*regulatorregulator-+-daiq_meawe*Ldid*,iq*db3-phasereferenceSVMMotorinvertergeneratord-qtodcid_meawe*Lqalpha-beta--Measuredid

2、*CurrentUd*speedregulatoriq_meaabctod-qid_meaRotorposition1/s图1控制系统框图其在Portunus中的模型如下图。电机控制器controller的输入为参考转速，反馈转速，转子位置和三相电流。控制器会生成?−?坐标系下的电压参考量，变频器根据这个参考量通过空间矢量SVM生成实际的三相电压。负载转矩由两部分组成，其中一项是电机转动产生的摩擦转矩。MeasurementSPMMotorTorqueMeterLoadTorqueGeneratere

3、ferencevaluesofUalpha,Ubeta`Controlinputs:ReferenceSpeedFeedbackSpeedandrotorpositionFeedback3-phaseCurrentFrictionTorque`图2Portunus控制系统模型ReferenceSpeedIqrefFeedbackSpeedIdrefUdrefUalphaIqmeaUqrefUbetaIdmeaRotorPosition图3控制器controller内部控制器controller内部如上

4、图所示，由弱磁模块(“fwcontrl”)和电流控制模块(“CurrentContr”)组成。电流控制模块用来生成dq轴电压参考信号，内部主要是两个电流PI。弱磁模块用来生成dq轴电流的参考信号，其内部如下图所示。Anti-windupPIregulatorControlstrategySwitchesPhasevoltageestimation图4弱磁模块内部在弱磁模块内部，采用的是直接弱磁控制策略，即根据估算的d轴电流和相电压由“Controlstrategy”来使控制模式在MTPA和MTPV之间

5、转换。使用该系统仿真了使电机由静止加速到941rpm的情况，由下图可以看到转速和转矩的变化。1000200EletromagnetictorqueShafttorque150800944100600942504009409380200936Torque(Nm)Speed(rpm)3.73.753.83.853.9-500-100-20002468-15002468Time(s)Time(s)图5仿真得到的转速和转矩4003002001000-100Current(A)-200-300Measuredd

6、-axiscurrentMeasuredq-axiscurrent-400Referenced-axiscurrentReferenceq-axiscurrent-500012345678Time(s)图6测量和参考dq轴电流在下图中可以看到在1.814s之后，电机从MTPA控制进入弱磁控制模式。1.51MTPA0.5Flux-weakeningMTPV0-0.502468Time(s)图7控制模式的切换在联合仿真里，电机模型由FLUX耦合模块所替代，如下图。图8Portunus与FLUX联合仿真模型

7、FLUX模型里的驱动电路需要修改一下，由Portunus加到FLUX模型的信号为电压，因此FLUX驱动电路为电压源的形式，而FLUX模型的电流以电流源的形式反馈回Portunus模型中的控制器。联合仿真的时间很大程度取决于步长的设定。Phaseinductance图9FLUX模型中的驱动电路我们将参考转速曲线加到模型中，该曲线是汽车在UDDS工况下的转速曲线，仿真结果可以看出电驱动系统是否能满足负载要求，另一方面也可以得到电机在整个工况动态运行的过程中，内部损耗、效率和磁密等的变化情况。9008007

8、00600500400Speed(rpm)3002001000-1000200400600800100012001400Time(s)图10基于UDDS工况通过联合仿真得到的实际转速和参考转速