永磁同步电机 参考文献

2008年7月第36卷第7期

机床与液压

MACHINETOOL&HYDRAULICS

Jul12008

Vol136No17

基于Matlab/Simulink的永磁同步电机(PMSM)矢量控制仿真

高延荣,舒志兵,耿宏涛

(南京工业大学自动化学院,南京210009)

摘要:在现代交流伺服系统中,矢量控制原理以及空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)技术使得交流电机能够获得和

直流电机相媲美的性能。永磁同步电机(PMSM)是一个复杂耦合的非线性系统。在Matlab/Simulink环境下,通过对PMSM本体、d/q坐标系向a/b/c坐标系转换等模块的建立与组合,构建了永磁同步电机控制系统仿真模型。仿真结果证明了该系统模型的有效性。

关键词:Matlab/Simulink;永磁同步电机;电压空间矢量脉宽调制;仿真中图分类号:TM341　　文献标识码:A　　文章编号:1001-3881(2008)7-296-4

SimulationofPMSMwithVectorControlBasedonMatlGAOYanrong,SHUGE(AutomationCollege,NanjingUniversityof)

Abstract:Intoday’sACservosystem,thevectortheACmotorcanachievetheper2formanceasgoodasDCmotorwhenm.Pmwithsignificantcoupling.ThenovelmethodformodelingandsiPinsimulateresult.

Keywords:/Simulink;PMSM;SVPWM;Simulation

InMatlab/Simulink,theisolatedblocks,suchasPMSM

Thereasonabilityandvalidityweretestifiedbythe

block,/q//cetc,weremodeled.

　　永磁同步电机(PMSM)是采用高能永磁体为转子,具有低惯性、快响应、高功率密度、低损耗、高效率等优点,成为了高精度、微进给伺服系统的最佳执行机构之一。永磁同步电机构成的永磁交流伺服系统已经向数字化方向发展。因此如何建立有效的仿真模型具有十分重要的意义。对于在Matlab中进行永磁同步电机(PMSM)建模仿真方法的研究已经受到广泛关注。

本文作者介绍了电压空间矢量脉宽调制原理并给出了坐标变换模块、SVPWM模块以及整个PMSM闭环矢量控制仿真模型,给出了仿真模型结构图和仿真结果。1　电压空间矢量脉宽调制原理111　电压空间矢量

电机输入三相正弦电压的最终目的是在空间产生圆形旋转磁场,从而产生恒定的电磁转矩。直接针对这个目标,把逆变器和异步电机视为一体,按照跟踪圆形旋转磁场来控制PWM电压,这样的控制方法称为“磁链跟踪控制”,磁链的轨迹是靠电压空间矢量相加得到的,所以又称“电压空间矢量PWM控制”。

空间矢量是按电压所加绕组的空间位置来定义的。在图1中,A、B、C分别表示在空间静止不动的电机定子三相绕组的轴线,它们在空间互差120°,三

相定子相电压UA、UB、UC分

别加在三相绕组上,可以定义三个电压空间矢量UA、UB、UC,它们的方向始终在各相的轴线上,而大小则随时间按正弦规律变化,时间相位互差120°。

将图1的平面看成是一个

图1　三相电压矢量复平面,则

UA=U(t)e

j0

UB=U(t)eUC=U(t)e

π/3j2π/3j4

(1)

三相合成的空间电压矢量U可写为

U1=UA+UB+UC=U(t)e+U(t)eU(t)e

π/3j4

j0

π/3j2

+

(2)

由于UA(t)、UB(t)、UC(t)都是正弦量,利用欧

拉公式可得

U1=(3/2)Ue

ωt+π/2)j(

(3)

可以看到三相电压空间矢量的合成空间矢量U

是一个旋转空间矢量,它的幅值是每相电压值的115倍,其旋转的角速度等于正弦电压量的角频率。

磁链和电流空间矢量Φ和I电压平衡方程的矢量表示

收稿日期:2008-04-01

作者简介:高延荣(1984—),男,山东聊城人,硕士研究生,主要研究方向:交流伺服运动控制、DSP、机电一体化。

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