基于PMSM的伺服系统电流环的仿真.pdf

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1、·25·基于PMSM的伺服系统电流环的仿真王志刚(邢台职业技术学院机电系，河北邢台054000)摘要：本文首先对数控机床伺服进给系统的执行元件交流永磁同步电机(PMSM)建立了其控制系统模型；其次对PMsM的电流环进行了校正，并在№tlah／Si砌ink下进行了仿真，结果表明系统具有良好的静态和动态性能。-_-关键~iPMSM：电流环MaⅡab／SiihI(伺服系统0-_0中图分类号：TP2~4．6文献标识码：A文章编号：to02-6886(2010l】o4—0Oj02TheSimulationofCurrentLoopBased

2、onPMSMWANGZhigangAbstract：。paperfirstestablishesthemodeofpermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)controlsystem；thendesignedthecur-rentloopofPMSM．andMaflab／Simulinksimulationwascarriedout．Theresultsshowthatthesystemhasgoodstaticanddynamicperform-ante．Keywords：PMSM；current

3、loop；Matlab／Simulink；s~rvosystem变换原理的基础上，在永磁同步电机(PMSM)矢量控制中常0前言用的坐标系有三种：三相定子坐标系(ABC坐标系)、两相由于高速切削、超精密加工等先进技术的发展，全数字静止坐标系(坐标系)、两相旋转坐标系(dq坐标系)。交流伺服驱动系统成为机床行业的关注热点，并将成为伺服如图1所示，其中三驱动系统的发展方向。在交流伺服系统中，电动机的类型相定子坐标系A—B—C有永磁同步交流伺服电机和感应异步交流伺服电机，其中，永由定子三相绕组所在的位磁同步电机具备十分优良的低速性能、可以

4、实现弱磁高速控置决定；两相静止坐标系制，调速范围宽广、动态特性和效率都很高，已经成为伺服系一与定子三相绕组的位统的主流之选。本文以数控机床伺服进给系统中普遍采用置相对固定，它的方向定的交流永磁同步电机(PMSM)为研究对象，建立其控制系统位于定子绕组A相的产生电流环的数学模型，进行了仿真，得到了相应的仿真波形，验磁势的方向，轴与A相证了整个系统设计的正确性，以便为其动态性能和稳态性能重合，轴超前A轴90。；的分析提供依据。对于两相旋转坐标系d一图1PMsM坐标系相对坐标关系q，d轴跟单磁极的N极方向相同，即和磁力线的方向相同，q1

5、永磁同步电机数学模型轴超前d轴9o。。从三相定子坐标系A—B—C变换到两相静本文采用的是正弦波供电永磁同步电机，转子上没有阻止坐标系一卢，称为Clarke变换。两相静止坐标系(仅一卢)尼绕组。控制对象的数学模型应该能准确反映被控系统的向两相旋转坐标系(d—q)的转换称为Park变换。最终得到静态和动态杼胜，数学模型的准确程度是系统静态和动态性三相永磁同步电机在转子dqO坐标系统下转矩方程和电压方能优劣的关键。程基本方程为：为了简化永磁同步电机的数学模型，做如下假设J：1)Ud=Rid+)一0(1)定子绕组三相对称，各相绕组的轴线在

6、空间上互差120。电角“=Ricl度；2)忽略铁心饱和、不计涡流和磁滞损耗；3)永磁材料的L)+∞(，J+L~is)(2)f、电导率为零；4)相绕组中感应电动势波形是正弦波圳。这样就形成了我们要研究的理想电机，虽然实际的永磁同步电=号p=K，i(3)机可能不具备理想电机的苛刻条件，但是可以采用修正相关=+警(4)参数等办法来弥补。数学模型的研究工作都是建立在坐标作者简介：王志刚(1979一)，男，助教，硕士研究生，主要研究方向为先进制造技术。收稿日期：2010—1—20中国机械采购网一m

7、_}}。一t1i誊·26·式中：为绕组等效

8、电阻，L为等效d轴电感，为等效q轴电按照标准二阶系统的设计有：感，P为电机磁极对数，为转子机械角速度，为转子磁场4KK—K(7)的等效磁链，为折算到电机轴上的总负载转矩，i为d轴电p酬(7_PwM+r)流，i为q轴电流，J为系统总转动惯量。得～只Kp22矢量电流控制策略对于永磁同步电机矢量控制而言，一定的定子电流对应系统在单位阶跃信号下即R(s)=1／s的稳态误差为：了一定的转矩，而转矩则直接决定电机的转速，因此矢量控制=㈩=lira==。的本质是对电机定子电流空间矢量幅值和相位进行控制，i可以看到在PI调节作用下，系统具有良好的

9、稳态性能。=0的矢量控制方式是同步电机的电流主要控制策略之一。i=0控制，通常q轴电流i。为转矩电流分量，对电磁转3实验及结论矩的产生起主要作用，而d轴电流i为励磁分量，对电磁转矩电流环单位阶跃响应曲线系统仿真采用的产生贡献不大，且存在使永磁体去磁