2010.06.25

第24卷Vol.24总第94期

基于Simulink永磁同步电机矢量控制系统仿真

银英君林荣文

摘

福州大学电气工程与自动化学院，福建福州350108

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：１００１－９００６（２０１０）０２－００５５－０４

TheSimulationBasedonSimulinkfor

VectorControlSystemofPMSM

YINYing-jun,LINRong-wen

（Ｄｅｐｔ．ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＦｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，３５０１０８，Ｆｕｚｈｏｕ，Ｃｈｉｎａ）

Abstract：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｅｓｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＰＭＳＭｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｐａｃｅｖｅｃｔｏｒｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈ

ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＳＶＰＷＭ）．ＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｕｎｄｅｒＭＡＴＬＡＢｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓｔｈｅｉｎｎｅｒｃｕｒｒｅｎｔ-ｌｏｏｐａｎｄｔｈｅｏｕｔｅｒｓｐｅｅｄ-ｌｏｏｐｂｙｕｓｉｎｇＳｉｍｕｌｉｎｋ＆ＳｉｍＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔＰＭＳＭｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｈａｓｇｏｏｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｓｐｅｅｄｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄｔｈｅｉｄ＝０ｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓａｌｓｏｖｅｒｉｆｉｅｄ．Keywords：ＰＭＳＭ；ＳＶＰＷＭ；ｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

矢量控制是交流电机的一种高性能控制技术，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，从而把交流电机定子电流分解成励磁分量和转矩分量两个独立的直流控制量，分别实现对电机磁通和转矩的控制，然后再通过坐标变换将两个独立的直流控制量还原为交流时变量来控制交流电机，大大提高了调速的动态性能［１］。

随着新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电机（ＰＭＳＭ）成为近年来发展较快的一种电机。它具有气隙磁密度高、转矩脉动小、转矩／惯量比大的优点，与传统的异步电机相比，节能效果明显、效率高、结构轻型化、维护容易、运行稳定、可靠性高、输出转矩大，得到了越来越广泛的应用和重视，是目前交流伺服系

统中的主流电机。

1永磁同步电机的数学模型

永磁同步电机模块可工作于电动机方式或发电机方式，运行方式由电机电磁转矩符号决定

［２］

。（为正则是电动机状态，为负则是发电机状态）

对永磁同步电机模型作如下假设：不考虑铁心饱和，忽略端部效应；涡流损耗、磁滞损耗忽略不计；定子三相电流产生的空间磁势及永磁转子的磁通分布呈正弦波形状，忽略磁场的高次谐波；不考虑转子磁场的突极效应；永磁材料的电导率为零，永磁体的磁场恒定不变。运用坐标变换理论，可以得到在同步旋转的两相坐标系下（d-q）的永磁同步电机的数学模型。

电压方程为：

ud=Rid+PΨd-ωΨq

收稿日期：2010-01-08修回日期：2010-02-02

作者简介：银英君（１９８５－），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。