基于simulink永磁同步电机矢量控制系统仿真

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1、摘要：介绍了永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统的结构、空间矢量脉宽调制(SVPWM)的基本原理及实现方法，并在MATLAB环境下应用Simulink及SimPowerSystems工具箱建立了系统的速度和电流双闭环模型，进行了实验仿真，仿真结果表明：永磁同步电机矢量控制系统具有较好的动态响应特性和速度控制特性，有效的验证了id=0控制算法，为永磁同步电机控制系统的分析、设计和调试提供了理论基础。关键词：永磁同步电机；空间矢量脉宽调制；建模仿真中图分类号：TM341文献标识码：A文章编号：1001—

2、9006(2010)02—0055—04TheSimulationBasedonSimulinkforVectorControlSystemofPMSMYINYing-jun．LINRong-wen(Dept．ofElectricalEngineering，FuzhouUniversity，350108，Fuzhou，China)Abstract：ThispaperpresentesthestructureofPMSMvectorcontrolsystem，theprincipleandrealiz

3、ationofspacevectorpulsewidthmodulation(SVPWM)．ModelingandsimulationofthesystemisconductedunderMATLABcondition，whichestablishestheinnercurrent—loopandtheouterspeed—hoopbyusingSimulink&SimPowerSystems．ThesimulationresultsindicatethatPMSMvectorcontrolsyst

4、emhasgoodcharacteristicsofdynamicresponsespeedcontrol，andtheid=Ocontrolalgorithmisalsoverified．Keywords：PMSM；SVPWM；modelingandsimulation矢量控制是交流电机的一种高性能控制技术，统中的主流电机。最早由德国学者Blaschke提出。其基本思想是根据坐标变换理论将交流电机两个在时间相位上正交的交流分量转换为空间上正交的两个直流分量，永磁同步电机模块可工作于电动机方式或发从

5、而把交流电机定子电流分解成励磁分量和转矩电机方式，运行方式由电机电磁转矩符号决定分量两个独立的直流控制量，分别实现对电机磁(为正则是电动机状态，为负则是发电机状态)l2]。通和转矩的控制，然后再通过坐标变换将两个独对永磁同步电机模型作如下假设：不考虑铁立的直流控制量还原为交流时变量来控制交流电心饱和，忽略端部效应；涡流损耗、磁滞损耗忽机，大大提高了调速的动态性能[1]。略不计；定子三相电流产生的空间磁势及永磁转随着新型电机控制理论和稀土永磁材料的快子的磁通分布呈正弦波形状，忽略磁场的高次谐速发展，永

6、磁同步电机(PMSM)成为近年来发展较波；不考虑转子磁场的突极效应；永磁材料的电快的一种电机。它具有气隙磁密度高、转矩脉动导率为零，永磁体的磁场恒定不变。运用坐标变小、转矩／惯量比大的优点，与传统的异步电机相换理论，可以得到在同步旋转的两相坐标系下比，节能效果明显、效率高、结构轻型化、维护(d一口)的永磁同步电机的数学模型。容易、运行稳定、可靠性高、输出转矩大，得到电压方程为：了越来越广泛的应用和重视，是目前交流伺服系ud=Riz+收稿日期：2010一O1一O8修回日期：2010—02—02作者简介

7、：银英君(1985一)，女，硕士研究生，研究方向为新型电机理论及其控制。现从事地铁屏蔽门控制与驱动系统的设计与仿真工作。uq=Ri。+P一09的方式安排空间矢量。以在二维静止坐标系定子磁链方程为：轴和轴的分量和以及PWM周期T作为输=入。=i电磁转矩方程为：slPI蛳穗瓣莲制方澎lL=np(iq~d-id)式中：、、i、i、、分别为d-q轴上由其数学模型可知，永磁同步电机是一个非线的定子电压、电流和磁链分量；R为电机定子绕组性的控制对象，且d轴电流分量i和q轴电流分电阻；L和分别为永磁同步电机d-q

8、轴上的电量i之间存在耦合，为使永磁同步电机具有和直感；为永磁体在定子上产生的耦合磁链；oJ为流电机一样的控制性能，通常采用=0的线性化d-q坐标系的旋转角频率；为电机电磁转矩；np解耦控制，即始终控制定子电流矢量位于q轴上，为磁极对数；P为微分算子][。和转子磁链矢量正交。=2空阖碡蜒矢羲lWlM控制方法_式中：为一个恒定的值，只要保证定子电空间矢量PWM(SVPWM)是近年来的一个研究流与d轴垂直，就可以通过q轴电流分量i快速热点。采用SVPWM设计逆变器，可以大大