基于Matlab永磁同步电机控制系统建模仿真方法

第27卷第2期2005年4月沈 阳 工 业 大 学 学 报

JournalofShenyangUniversityofTechnology

Vol127No12

Apr.2005

文章编号:1000-1646(2005)02-0195-05

基于Matlab永磁同步电机控制系统建模仿真方法

杨 平,马瑞卿,张云安

(西北工业大学自动化学院,西安710072)

摘 要:提出了永磁同步电机(PMSM)控制系统仿真建模的方法,在Matlab/Simulink环境下,通过对独立的PMSM本体、dq坐标系向abc坐标系转换、三相电流源逆变器、速度控制器等功能模块的建立与组合,构建了永磁同步电机控制系统的速度和电流双闭环仿真模型.仿真结果证明了该系统模型的有效性,验证了其控制算法,为永磁同步电机控制系统设计和调试提供了理论基础.关 键 词:永磁同步电机;仿真;建模;模型;闭环;参数中图分类号:TM351   文献标识码:A

ModelingandsimulationofYANGPing,,G(CollegeofAutomation,,Xi’an710072,China)

Abstract:AsimulinkofPMSMsystembasedonMatlabisproposed.InMatlab/,theblocks,suchasPMSMblock,coordinatetransformationblockfromdqto

abc,threesourceinvertercontrollerblock,speedcontrollerblocketc.,aremodeled.Bythe

functionalcombinationoftheseblocks,twocontrolloopsareused,whicharetheinnercurrent2loopandtheouterspeed2loop.Thereasonabilityandvalidityaretestifiedbythesimulationandthisnovelmethodoffersanewthoughtforthedesignandtestofactualmotors.

Keywords:PMSM;simulation;modeling;model;closed2loop;parameter

  永磁同步电机(permanentmagnetsyn2

chronoussotor,简称PMSM)广泛应用于伺服驱动系统,如:中小功率机床主轴驱动、位置控制、机器人系统、电梯、火炮瞄准、船舶推进系统等.它具有下列优点:无电刷和滑环,降低了转子损耗,从而可得到较高的运行效率;同样体积的电机,永磁式电机可输出更大的功率;转动惯量小,可获得较高的加速度;转矩脉动小,可得到平稳的转矩,尤其在极低的速度下也能满足有高精度位置控制的要求;零转速时有控制转矩;可做到高速运行;效率高,功率因数高;由于是稀土永磁磁极,可以获得较高的气隙磁密;装置结构紧凑[1].采用永磁同步电机的永磁交流伺服系统可将同步电机改造为具备与直流伺服电动机相类似的伺服性能,并以其优异性能成为精密电气伺服控制系统的一种优选,有望得到

收稿日期:2004-09-19

作者简介:杨平(1981-),男,江西新干人,硕士生.

广泛的应用[2].

永磁同步电机构成的永磁交流伺服系统目前已经向数字化方向发展,进一步适应了高速、高精度机械加工的需要,系统中的电流环、速度环和位置环的反馈控制全部数字化.因此,如何建立有效的永磁无刷直流电机控制系统的仿真模型成为电机控制算法的设计人员迫切需要解决的问题,对于建立电机控制系统仿真模型方法的研究具有十分重要的意义.

对于在Matlab中进行PMSM建模仿真方法的研究已经受到广泛关注[3].本文在分析永磁同步电机数学模型的基础上,借助于Matlab强大的仿真建模能力,在Matlab/Simulink中建立了PMSM控制系统的仿真模型,为PMSM伺服控制系统的分析与设计提供了有效的手段和工具.

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