永磁同步电机矢量控制系统的建模与仿真.pdf

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1、第27卷第4期机电产品开簋与剀新V01．27，No．4兰Q!兰竺Z旦里堂竺竺苎!竺竺坐!!兰竺竺坐!!!垦里!竺生型垦兰!!竺!竺堕：!兰里!!文章编号：1002—6673(2014)04—121-03永磁同步电机矢量控制系统的建模与仿真胡杨昊，易灵芝，李真贵(湘潭大学信息工程学院，湖南湘潭411105)摘要：永磁同步电机(PMSM)伺服系统的速度环和电流环具有非线性耦合特性。需要进行电流解耦控制。因此，根据矢量控制的原理实现了该系统的线性解耦。通过对永磁同步电机数学模型分析，建立基于Simulink伺服系统矢量控制仿真模型。仿真结果表明，建立的系统耦合模

2、型具有良好速度控制特性，并对永磁同步伺服耦合系统设计具有指导价值。关键词：矢量控制；同步电机；伺服系统；仿真中图分类号：TM301．2文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1002—6673．2014．04．047ModelingandSimulationofVectorControlSystembyPMSMHUYang-Hao，YILing-Zhi，LIZhen-Gui(TheCollegeofInformationEngineeringofXiangtanUniversity，XiangtanHunan411105，China)Abstr

3、act：ItisnecessarytOconductcurrentdecouplingcontr01．becausethereisnon—linearcouplinginPMSMservosystemwidlspeedandcurrentclosed—loops．Therefore，accordingtOthetheoryofvectorcontrolabletOmakethelineardecouplingcometitleinPMSMservosystem．Thoughan由zingthemathmodeloftheservosystem，thesim

4、ulationmodelsareseparatelyconstructedundersimulink．Fromtheresultsofthesimulation，thecouplingmodelofservosystemhasaapprovedperformanceforthespeedcontrol，itisaguideforthedesignofSVPWMinPMSMservosystem．Keywords：VC；PMSM；servosystem；Simulation0引言随着高性能永磁材料的发展，永磁同步电机(PMSM)因体积小、效率高、功率因数高、

5、转动惯量小等优点，在各个领域得到了广泛的应用111。同时永磁同步伺服系统是一个非线性、强耦合、时变的复杂系统。因此需要通过合理的数学变换，建立其解耦的状态方程。1971年德国学者Blaschke等12,31提出了矢量控制(vc)理论，使交流电机转矩和磁通的控制实现解耦。目前永磁同步电机伺服系统中多采用空间矢量控制(svc)技术【铜，不仅可以提高逆变器的电压输出能力，且恒定的开关频率适合数字化控制。本文基于矢量控制技术，建立了PMSM伺服系统的仿真模型，并进行了仿真验证。1永磁同步电机的数学模型为简化分析，作如下假设：①忽略铁心饱和效应；②气隙磁场呈正弦分布

6、；③不计涡流和磁滞损耗。永磁修稿日期：2014—05—05作者简介：胡杨昊(1987-)，湖南常德人，湘潭大学电气工程专业硕士研究生。研究方向：电机控制，太阳能发电技术。酬Ub孽PM豢巍PM蚓i～靛sin(0r-2@ad”3PMPMisin(0。-4av／3；1(1)卜l。Rs+Pk。

7、

8、n1叫唧“)l(1)lllcJ【。。Rs+Pk儿cJ【)J晶州=RMdL卅iq■几时。／。L㈣Uq3，亟：旦一旦一坠f5、式中，id、i广dq轴电流；ua、uq-dq轴电压；Rs_定子电阻；L_等效dq轴电感；p，极对数；‘P广转子磁惯量；B一粘滞摩擦系数；R一折算到到电

9、机轴上的总负121·测试与控制·量控制方式实现交流电机的解耦控制。导=}一}+州。dtL’r“～r11Te=1．5叫i。血：旦一旦一旦生dtJ通过以上数学模型可知．理如图1所示。则式(4)可简化为：(6)永磁同步电机矢量控制原{图1PMSM伺服系统矢量控制原理2控制系统建模在Maflab7．0环境下，构建出永磁同步电机伺服系统矢量控制仿真模型如图2所示。系统由坐标变换、扇区计算、作用时间计算、基本电压矢量作用时间、导通时间计算、PWM生成等子模块组成。图2PMSM伺服系统矢量拄制仿翼模型2。1坐标变换模块坐标变换分为：三相电流转换为两相的clarke变换，

10、如式(7)所示；两相电流转换为励磁和转矩电流的park变换，如式(