永磁同步电机电压空间矢量控制系统仿真研究

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1、2012年11月机床与液压NOV．2012第40卷第21期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．40No．21DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．21．038永磁同步电机电压空间矢量控制系统仿真研究刘洋，王钦若(广东工业大学自动化学院，广东广州510006)摘要：基于矢量控制原理，主要研究永磁同步电机转子磁场定向的电压空间矢量控制算法，并利用MATLAB软件对控制系统进行设计与仿真，给出了电压空间矢量控制在空载和带载两种不同条件下仿真实验的波形，通过

2、与SPWM控制的波形进行对比分析，验证了该方法具有良好的动态性能。关键词：永磁同步电动机；电压空间矢量脉宽控制算法；MATLAB仿真；动态性能中图分类号：TM341文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)21—143—3SimulationResearchofPMSMVoltageSpaceVectorControlSystemUuYang．WANGQinruo(FacultyofAutomation，GuangdongUniversityofTechnology，Guangzho

3、uGuangdong510006，China)Abstract：Basedonvectorcontroltheory，thealgorithmofvoltagespacevectorcontrolforthebeamedmagneticfieldofrotorinaPermanentMagnetSynchronousMotor(PMSM)wasstudiedmainly．MoreoverthecontrolsystemwassimulatedanddesignedbyusingMATLABsof

4、tware，andthecul-v'esofsimulationexperimentforvoltagespacevectorcontrolundertwodiferentconditionoffreeloadandloadedwereshowed．ComparedanalysiswithcontrolwaveofSPWM，themethodisvalidatedwithgooddynamicproperty．Keywords：Permanentmagnetsynchronousmotor(PM

5、SM)；AlgorithmofvoltagespacevectorPWM(VSVPWM)；MATLABsimulation；Dynamicproperty1971年，德国学者FBlaschke首先提出了交流电矢量将平面均匀划分为6个扇区，在空间形成一个正机矢量变换控制理论。此后，经过不断地改进，矢量六边形，显然，这些电压矢量不是一个平滑的圆，根控制在交流电机调速系统中取得了很好的应用⋯。永据电磁关系可知，在定子侧对应产生的磁链矢量就不磁同步电动机(PermanentMagnetSynchrono

6、usMotor，能形成一个平滑的圆，从而不能获得良好的电机运行简称PMSM)的转子采用永磁材料励磁，它具有体积性能卜。小、重量轻、结构简单、运行可靠、维护方便、低惯20(010)0(110)性、高转矩惯量比、高气隙磁场密度、高效节能、易于控制等优点，被广泛应用于工业机器人、数控机床、柔性制造系统、动力牵引、自动化设备等领域。本课题以永磁同步电动机为被控对象，对电压空间矢量控制策略进行仿真研究。1电压空间矢量控制经典的SPWM控制目的是使逆变器的输出电压40(001)u3N(t0t)尽量接近正弦波

7、，然而，电压波形会受到负载电路参图I电压型逆变器空间矢量扇区分布数的影响。电机控制的最终目的是产生圆形旋转磁采用电压空间矢量控制的目的是将参考电压投影场，从而产生恒定的电磁转矩。基于这一目标把逆变到所在扇区相邻的两个基本电压空间矢量上，求出各器和电机视为一体，按照跟踪圆形旋转磁场来控制自的作用时间，进行矢量合成。对于任意小的时间周PWM的电压，这样的控制方法就是磁链跟踪控制，期，逆变器输出平均值与参考电压平均值相等，在空磁链跟踪的轨迹是靠电压空间矢量相加得到的，所以间形成电压矢量平滑的圆形轨迹，

8、实现电机高性能控又称电压空间矢量脉宽控制(VoltageSpaceVector制。PWM，简称VSVPWM)⋯。电压空间矢量控制算法的实现过程分为以下几个如图1所示，电压型逆变器输出的8个基本电压收稿日期：2011—10—12基金项目：广东省重大科技专项(2009A080202006)作者简介：刘洋(1980一)，男，硕士，研究方向为自动化控制技术与应用。E—mail：ly1705@sina．corn。·144·机床与液压第40卷的两个基本电压空间矢量和+∞的作用时间t(对应，，∞，U卸)、t(