永磁同步电机控制系统仿真模型的建立与实现

下载后可任意编辑电机的控制本文设计的电机效率特性如图效率 异步电机效率特性 转速 (rpm)转矩 (Nm)PMSM 电机效率特性本文设计的电动汽车电机采纳 SVPWM 控制技术是一种先进的控制技术，它是以“磁链跟踪控制”为目标，能明显减少逆变器输出电流的谐波成份及电机的谐波损耗，能有效降低脉动转矩，适用于各种沟通电动机调速，有替代传统 SPWM 的趋势[2]。基于上述原因，本文结合id=0 和 SVPWM 控制技术设计 PMSM 双闭环 PI 调速控制。其中，内环为电流环[3]，外环为速度环，根据经典的 PID 控制设计理论，将内环按典型Ⅰ系统，外环按典型Ⅱ系统设计 PI 控制器参数[4]。1. PMSM 控制系统总模型首先给出 PMSM 的沟通伺服系统矢量控制框图。忽略粘性阻尼系数的影响， PMSM 的状态方程可表示为[˙id ¿] [˙iq ¿] ¿¿¿ ¿ (1)将id=0 带入上式，有[˙id ¿] [˙iq ¿] ¿¿¿ ¿ (2)下载后可任意编辑式(1)、 (2)中，id 是直轴电流，iq 是交轴电流，ωm是转速。由式(1)、 (2)可以看出，实际是对电流id 和iq 控制，将它们转化为ud 和uq ，然后经转换后实现 PMSM 的 SVPWM 控制。画出 PMSM 的控制系统框图如图 1 所示。注意电流环的 PI 调节器可以同时控制两个量，在 matlab 中建模时将其分开，但参数是一样的。图 1 id=0 时 PMSM 的 SVPWM 控制系统框图2. 坐标变换SVPWM 矢量控制最重要的是接收坐标变换后的信号，上述控制系统的 Ipark 变换为 [uα ¿ ]¿¿¿ ¿ (3)图 2 Ipark 变换Clarke 和 park 变换是将 abc 三相电流变为 d 轴电流和 q 轴电流，该公式和 matlab 自带模型幅值和角度有差别，matlab 选取的参考角度与本文相差12 π，以转矩最大值为参考，其幅值为23 ，本文的公式和仿真模型将 Clarke 和 park 变换结合求解为 [id ¿] ¿¿¿¿ (4)下载后可任意编辑图 3 abc 三相电流变为 d 轴 q 轴电流模型其中， (4)式 Clarke 将 abc 三相电流变为α 、 β 两相电流的公式为[iα ¿] ¿¿¿ ¿ (5)(4)式的 Park 变换将α 、 β 两相电流变换为 d 轴和 q 轴，电流公式与电压公式一致 [id ¿] ¿¿¿¿ (6)3. SVPWM 算法图 4 PMSM 逆变器结构对于 PMSM 逆变器上桥与下桥动作相反，PWM 有三个桥臂，每个桥臂在任一时刻均可以有 2 个状态，规定上桥臂开启为状态 1，断开为状态 0，则 PWM 对应8 ...