基于matlab的永磁同步电机直接转矩控制的仿真建模

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1、基于MATLAB的永磁同步电机直接转矩控制的仿真建模基于MATLAB的永磁同步电机直接转矩控制的仿真建模徐艳平'钟彦儒于宏全一…一…一一一一…一…一一一一……一一'设计与研究?DESIGN&RESEARCH基于MATLAB的永磁同步电机直接转矩控制的仿真建模徐艳平,钟彦儒,于宏全.(1.西安理工大学,西安710048;2.中兴通讯西安研究所,西安710065)摘要:在MATLAB/sIMuL1NK仿真环境下,对永磁同步电机的直接转矩控制进行了建模与仿真,详细介绍了各个仿真模块并研究了系统的性能.其结果对开发永磁同步电机的直接转矩控制系统具有重要意义.关键词:永磁同

2、步电动机;直接转矩控制;仿真中图分类号:TM351TM341文献标识码:A文章编号:1001—6848(2005)03—0027—04SimulationandModelingofDirectTorqueControlofBasedonMATLABXUYan--ping,ZHONGYan—ru.YUHong--quan.(1.Xi'anUniversityofTechnology,Xi'an710048;2.ZTECorporation,Xi'an710065)Abstract:Themodelingandsimulationofdirecttorquecontrolof

3、permanentmagnetsynchronorsmotorareintroducedhasedonMATIAB/SIMUIINK,allsimulationhlocksarestateddetailedlyandsystemperformanceisstudied.Theresultsareveryimportantforthedevelopmentofdirecttorquecontrolsystemofpermanentmagnetsynchronousmotors.Keywords:PermanentMagnetSynchronousMotor;DirectTo

4、rqueControl;Simulation0引言直接转矩控制技术以其新颖的控制思想,简洁的系统结构和优良的动静态性能已应用于交流传动系统.同步电动机特别是永磁同步电动机(PMSM)有许多优点:功率因数更高(理论上可达到1),效率更高(无需电励磁),可节省电能;电机尺寸体积更小;转子结构更为简化,稳定性更好.所以采用永磁同步电动机的交流传动成为今后发展的趋势L】卫].本文拟采用MATIAB/SIMUIINK这一流行的可视化及模块化的仿真工具对永磁同步电机直接转矩控制系统进行研究,详细阐述直接转矩控制系统中各个单元模型的建立,并分析了控制系统的性能.1永磁同步电机的数学模型

5、假设永磁同步电机具有正弦形的反电动势波形.不考虑磁路饱和,忽略电机中的涡流损耗和磁滞损耗,可得到其在转子同步旋转坐标系d—q下的数学模型为:收稿日期:2004—11—22/-gd一尺ia+P'一/.gq一尺q+户l+I'一Li+fl,q—.丁一昔p(grei.l一qiI)丁一丁一+(1)(2)(3)(4)(5)(6)式中,h为定子磁链的d,q轴分量;",‰为定子电压的d,q轴分量;为定子电流的d,q轴分量;L"L为定子绕组的d,q轴等效电感;为永磁体磁链;R为定子绕组电阻;为转子机械角速度;,为极对数;T为电磁转矩;T为负载转矩;.,为转动惯量;B为粘滞系数;P为微分算子

6、.2PMSM直接转矩控制的建模永磁同步电机的直接转矩控制系统如图1所示.通过检测逆变器输出的三相相电流以及逆变器直流侧电压,利用数学模型可计算出电机的电磁转矩和静止坐标系下的定子磁链.速度调节器根据转矩给定值和实际转速确定转矩给定值,并与反馈转一27—微电机2005年第38卷第3期(总第142期)矩相比较,经滞环比较器得到转矩的控制信号.同理得到磁链的控制信号,磁链和转矩的控制信号再加上定子磁链当前位置信号,经过电压开关矢量表,确定出适当的开关状态,控制逆变器进而驱动永磁同步电机.图1直接转矩控制原理方框图基于上述永磁同步电机的直接转矩控制原理,利用MATIAB仿真工具口

7、],建立了系统的仿真模型,整体设计框图如图2所示.根据模块化建模思想,将控制系统分割为各个功能独立的子模块,其中主要包括:永磁同步电机模块,开关电压矢量表模块(table模块),逆变器模块(inverter模块),坐标变换模块(eiudq模块),磁链计算模块(fdq[,fais[模块),转矩计算模块(fdq2模块)和磁链区间位置判别模块(jiaodu,qujian模块).通过这些功能模块的有机整合,可以在MATIAB/SIMUIINK中搭建出永磁同步电机控制系统的仿真模型,实现直接转矩控制.图2中各个功能模块的作用与结构简述如