基于Simulink无刷直流电机控制系统的建模与仿真

《基于Simulink无刷直流电机控制系统的建模与仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于Simulink无刷直流电机控制系统的建模与仿真2008．№9基于Simulink无刷直流电机控制系统的建模与仿真杨乐梅。昊新振(青岛大学电气工程系，山东青岛266071)f摘要】本文在分析无刷直流电机数学模型的基础上，采用MATLAB／Simulink软件建立了无刷直流电动机系统的仿真模型。该仿真模型由独立的功能模块整合而成，其中电机本体和逆变系统模型采用SimPowerSystem的电力电子元件库搭建，梯形波反电势模型采用查表法生成。仿真结果验证了仿真模型的有效性和正确性。f关键词1无刷直流电机；仿真；MAl’LA

2、B，Simul“【【中图分类号】TM33【文献标识码】B【文章编号】1000—3983(2008)09-0082-04ModelingandSimulationoftheBrushlessDCMotorControlSystemBasedonSimuHnkYANGLe．mei．WUXin-zhen(DepaamentofElectricalEngineering，QingdaoUniversity，Qingdao266071，China)Abstraet：Basedonthemathematicmodelofthebrus

3、hlessDCmotor(BLDCM)。asimulationmodelofBU)CMsystemiSestablishedinMatlab／SimulinkThesimulationmodeliscomposedofsomeisolatedfuncfionalblocks．iilwhichtheinverterblockandtheBLDCMblockarecreatedbyPSBandthebackEMFisgeneratedbylook-uptable．neresultsverifythereasonabilitya

4、ndvalidityofthesimulationmode．Keywords：brushiessDCmotor(BLDCM)；simulation；M棚，AB，Simulink1引言无刷直流电动机具有体积小、重量轻、效率高、惯量小和控制精度高、无滑动接触和换相火花、可靠性高、使用寿命长及噪声低等优点，在航空航天、伺服控制、数控机床、机器人、电动汽车、计算机外围设备和家用电器等方面都获得了广泛应用。随着无刷直流电机应用领域的不断扩大，要求控制系统设计简易、成本低廉、控制算法合理、开发周期短。通过建立有效的无刷直流电动机系统仿

5、真模型，可以节省控制系统的设计时间，及时验证施加于系统的控制算法，观察系统的控制输出，具有十分重要的意义。目前涉及无刷直流电动机系统建模与仿真的文献很多，但这些文献中提出的模型存在诸多不足。文献【1，2】没有明确给出反电动势和开关管触发逻辑的模型。文献(3】虽然采用S函数建立了反电动势和换相逻辑的模型，但程序复杂冗长，仿真速度受到限制。文献[4】提出的电压逆变器模型，没有考虑中性点电压，不能精确地仿真系统的真实情况。本文针对目前元刷直流电动机系统仿真模型存在的不足，对以往的仿真模型进行了必要的改进，采用MATLAB／Sim

6、ulink软件建立了无刷直流电动机系统的仿真模型。该仿真模型由独立的功能模块整合而成，其中电机本体和逆变系统模型采用SimPowerSystem电力电子元件库搭建，梯形波反电势模型采用查表法生成。验证了仿真模型的有效性和正确性。2无刷直流电动机的数学模型以两相导通三相六状态的无刷直流电动机为例，分析无刷直流电动机的数学模型。无刷直流电动机的感应电动势是梯形波。且无刷直流电动机的电感为非线性，要精确分析无刷直流电动机的运行特性比较困难，它涉及非线性理论及数值解法等许多问题。为了便于分析，基于无刷直流电动机的主要特点，进行如下

7、假设：(1)定子绕组为印。相带整距集中绕组，Y形连接；(2)忽略磁路饱和，不计涡流和磁滞损耗；(3)转子上没有阻尼绕组，永磁体也不起阻尼作用；(4)不考虑电枢反应，气隙磁场分布为梯形波，平顶宽为120。电角度；(5)忽略齿槽效应，绕组均匀分布于光滑的定子内表面。200&N睁大电机技术无刷直流电动机定子三相绕组的电压方程可以表示为％Uc尺0R0尺+LMLMUn：华一华(2)j式中：14。地、‰为三相定子绕组相电压；R为定子每相绕组的电阻；‘、ib、fc为三相定子绕组相电流；L为三相定子绕组的自感；M为三相定子绕组的互感；e。

8、eb、ec为三相定子绕组的反电动势；“为中性点电压；P为微分算子，p--dldt。在通电期间，无刷直流电动机的带电导体处于相同的磁场下，各相绕组的反电动势为理想梯形波，其幅值为e=眉。0,1(3)式中：也为反电动势系数；劝转子的机械角速度。无刷直流电动机的电磁转矩方程为Z：—eoio+eA—+eA(4)