无刷直流电机双闭环串级控制系统仿真研究

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1、第19卷第24期电子设计工程2011年12月Vo1．19No．24ElectronicDesignEngineeringDec．2011无刷直流电机双闭环串级控制系统仿真研究吕伟鹏(盐城师范学院江苏盐城224002)摘要：为了有效地分析和设计BLDCM控制系统，基于Matlab提出了一种新型的模块化的BLDCM控制系统仿真建模的方法。对各个模块进行了详细说明。最后，采用经典的速度、电流双闭环控制方法对该建模方法进行了仿真测试。结果表明仿真波形符合理论分析。转速环引入了积分分离的PI调节器使超调量为零，系统特性稳定，它为实际系统设计和调试工作提供了极大方便关键词：MaⅡab；无刷直

2、流电机；仿真模型；双闭环中图分类号：TP29文献标识码：A文章编号：1674—6236(2011)24一o030—05IsearchofsimulationforbrushlessDCmotorwithdualclosed．1oopcascadecontrolsystemLVWei--peng(YanchengTeacherscD，Yancheng224002，China)Abstract：InordertoanalyzeanddesignthecontrolsystemofBLDCMefectively，anewmethodofmodelingandsimulationforb

3、rushlessDCmotorunderMatlabisproposed，thismethodisbasedonmodular．Eachmoduleisdescribedindetail．andthentestthecontrolsystemwithaclassicdouble-loopcontrolmethodofmodelingandsimulation．TheexperimentalresultsshowsthatthewaveformofsimulationconsistentwithanalysisoftheoreticalTheintergralseparationw

4、hichusedinPIregulatormakeszero—shootonspeed，andthesystemrunsstability．Itprovidesagreatconveniencefordesigninganddebuggingthesystem．Keywords：Matlab；brushlessDCmotor；simulationmodel；dualclosed—loop现代高磁能积和高矫顽力永磁材料的发展使永磁电机1BLDCM的数学模型具备了高效率、长寿命、体积小、重量轻、结构简单等一系列优点[1]。永磁无刷直流电机因其卓越的性能和不可替代的技对于表面安装式无刷

5、直流电机．忽略电枢反应对反电势术优势倍受人们的关注。特别是自70年代后期以来伴随着永的影响，并结合前面关于无刷直流电机等效电路的分析，可磁材料技术、计算机及控制技术等支撑技术的快速发展及微以得到无刷直流电机电枢绕组及逆变桥的等效电路图如图电机制造工艺水平的不断提高，永磁无刷直流电动机在高性1所示。能中、小伺服驱动领域获得广泛应用并日趋占据主导地位田。一直以来．研究人员都比较关注利用Manab进行BLDC建模仿真的方法，并且也提出了很多的建模仿真方案[31。例如有研究人员提出采用节点电流法对电机控制系统进行分析，通过列写m函数，建立BLDC控制系统仿真模型，这种方法实质上是一种整体

6、建模的方法，其缺点是由于在一个整体模型的基础上修改控制算法或建立复杂控制系统会显得很不方便[41。图1电枢绕组及逆变桥电路Fig．1Circuitofarmaturewindingandinverterbridge本方案在Matlab6．5的Simulink环境下利用SimPower—SystemToolbox2．3提供的丰富的模块库，基于BLDCM数学模从上面无刷直流电机的等效电路容易得出，三相绕组的型的分析．提出了一种简化的BLDC控制系统建模方法，在电压方程为：Matlab／Simulink中建立独立的功能模块．并对这些功能模块进行有机整合．搭建出无刷直流电机系统的仿真模型

7、。1+【象象甓iBes㈩式中，aA、M分别为定子三相绕组端电压；“、、i分别收稿日期：2011-09—27稿件编号：201109159作者简介：吕伟鹏(1985一)，男，江苏盐城人，硕士，助教。研究方向：电机控制等。-30-万方数据吕伟鹏无刷直流电机双闭环串级控制系统仿真研究为定子三相绕组相电流；eA、eB、e分别为定子三相绕组每相该模块的建立首先要求取BLDCM的三相相电流．而由反电势；r为定子每相绕组的内阻；为定子每相绕组自感；M电压方程式可知，要获得三相相电流信号。、、io