无刷直流电机控制系统的matlab仿真

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1、应用·交流———无刷直流电机控制系统的matlab仿真机床电器2011.3*无刷直流电机控制系统的matlab仿真吴松华，叶汉民(桂林理工大学机械与控制工程学院，541004)摘要:通过对无刷直流电机控制系统的研究，提出了反电势控制方法。即通过线性分段法获得反电动势，构建无刷直流电机(brushlessdcmotorBLDCM)的本体模块，采用双闭环控制方案(转速环由PID调节器构成，电流环由电流滞环调节器构成)建立仿真控制系统。利用仿真对所提出的方法进行了验证。关键词:无刷直流电机;反电势中图分类号:TM301．2;TP391．9文献标识码:B文章编号:1004－04

2、20(2011)03－0059－03部分难实现的功能模块进行编程实现，最后进行有机0引言整合、仿真。高性能、低成本以及短周期的更新换代是当今科1基于simulink的BLDCM仿真模型学研究和工业生产企业一大特点，而研究对象的模型的建立化、模型的模块化是满足这些要求的基本条件之一。Matlab/Simulink非常方便地为用户创建和维护一个研在MATLAB7．1的simulink环境下，利用SimPow-究对象的模型、评估各类设计原理和方法，大大加快了erSystem的丰富模块库，建立BLDCM控制系统的仿真科学研究的时间及无刷直流电机的开发过程。模型。BLDCM建模仿

3、真系统采用双闭环控制方案:转文献［1］介绍了BLDCM的总体建模思路，并给出速环由PI调节控制器构成，电流由电流滞环调节器构基本模块的构建形式，但部分模块的函数表现形式没成。本文依据图1建立BLDCM控制系统仿真模型，包有介绍如何具体实现。文献［2］在转矩计算时，未考括速度控制模块、参考电流模块、电流滞环控制模块、虑阻尼系数的因素。文献［3］可以对其转速进行单位电压逆变器模块、BLDCM本体模块和转矩计算模块，转换，与额定转速相一致。本文以两两导通的星形三将这些功能模块有机整合，就可以在simulink中搭建相六状态为例，构建各个功能模块，利用s函数对其中BLDCM控制

4、系统仿真模型，实现双闭环控制。图1BLDCM控制系统仿真图1.1本体模块和转矩计算模块入对地的电压;iA、iB、iC分别定义为A、B和C三相电BLDCM本体模块根据BLDCM电压方程式，求取流;eA、eB、eC分别定义为A、B和C三相反电动势;RA、BLDCM三相电流，但若要获得三相电流信号，必须先RB、RC分别定义为定子A、B和C三相绕组的电阻，且求得三相反电势信号。电压方程式如(1)所示:有RA=RB=RC=R。LA、LB、LC分别定义为定子A、BuAéRA00ùiAéLA00ùiAeAUn和C三相绕组的自感，且设LA=LB=LC;LM定义为定[uB]=êê0RB0

5、úú[]iB+êê0LB0úúP[]iB+[]eB+[Un](1)子三相任意两相绕组的互感，且L=LA－LM=LB－LMuCë00RCûiCë00LCûiCeCUn=LC－LM;P定义为电流对时间微分的一个算子，即(1)式中uA、uB、uC分别定义为A、B和C三相输P=d/dt。*基金项目:广西区2009年度研究生创新项目基金(2009105960811M23)—59—机床电器2011.3应用·交流———无刷直流电机控制系统的matlab仿真［4］根据电压方程可求得三相电机的中点电压方程:系统模型。把得到的BLDCM本体模块和转矩计算1模块构建的仿真图如图2所示。Un=

6、(uA－eA+uB－eB+uC－eC)(2)3反电势的S函数主程序如下:利用分段线性法，即根据某一时刻的转子位置和functionsys=mdlOutputs(t，x，u)转速信号，确定该时刻各相所处的运行状态，通过直线if(u＞=0＆u＜pi/3)［1］方程可生成梯形波反电势。sys=［1－1－u*6/pi+1］;为了将转速转换为旋转一周的位置，本文采用将elseif(u＞=pi/3＆u＜2*pi/3)得到的角速度求积分得到角度，除以360°，然后将取sys=［1u*6/pi－3－1］;得余数，这样就可以得到转子旋转一周的确切位置。elseif(u＞=2*pi/3＆u

7、＜pi)根据电磁转矩方程式:sys=［－u*6/pi+51－1］;eAiA+eBiB+eCiCelseif(u＞=pi＆u＜4*pi/3)Te=(3)ωsys=［－11u*6/pi－7］;可建立转矩计算模块。由运动方程式:elseif(u＞=4*pi/3＆u＜5*pi/3)Te－T1－Bω=Jdω/dt(4)sys=［－1－u*6/pi+91］;可得到转速信号，然后再通过积分就可以得到电elseif(u＞=5*pi/3＆u＜2*pi)机位置信号。sys=［u*6/pi－11－11］;其中:Te—电磁转矩;T1—负载转矩;B—阻尼系end数