matlab／simulink永磁同步电机无传感器矢量控制系统仿真

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1、MATLAB/SIMULINK永磁同步电机无传感器矢量控制系统仿真【摘要】永磁同步电机矢量控制系统在电动汽车、轮船等交通运输领域具有广泛的应用前景。使用MATLAB/SIMULINK的仿真功能，采用模块化的设计结构，分别对速度坏调节、电流PI(ProportionIntegration)调节、SVPWM(SpaceVectorPulseWidthModule)波的产生、、双闭环的整个系统模型进彳亍仿真研究。仿真在线调试，转子转速和转子转角、定子电流、以及转矩通过Scope模块进行观察，及时调整系统模型参数，使系统

2、性能达到最佳化，实现了永磁同步电机矢量控制和正反转调速。结果表明该种控制方法具有很好的鲁棒性，且该种方法可以提高设计的效率并缩短系统设计时间。【关键词】永磁同步电动机；无传感器控制；滑膜电流观测器Abstract:ThevectorcontrolsystemofPMSM(PermanentMagneticSynchronizationMotor)hasawideapplicationprospectinthefieldsofelectriccarsandsteamshipetc.Thesimulationrese

3、archofvectorcontrolPMSMsystemcanprovidemethodsforPMSMvectorcontrolsystemdesignandrealization.Thisthesisinvolvesinsimulationresearchofspeedloopmodulation,PI(ProportionIntegration)adjustmentanddq/a卩transformation,gainingSVPWM(SpaceVectorPulseWidthModule)wavesan

4、ddoubleloopsystemsbasedonmodulestructureundertheenvironmentofMATLAB/SIMULINK.Scopcmodulewasusedtoobservethestatorcurrent,rotatingangle,revolutionspeedofrotatorandrotatingoftorque.Throughadjustingthemoduleparameterstimely,vectorcontrolandvelocitymodulationofPM

5、SMwasrealized.Thesimulationresultsindicatethatvectorcontrolsystemhasthecharacteristicsoffastspeedup,strongoverloadcapacityandidealspeedadjustment.Keywords：permanentmagnetsynchronousmotor；sensorlesscontrol；slidingcurrentmodeobserver1•引言随着高性能永磁材料、大规模集成电路和电力电子技术

6、的发展，永磁同步电机因为其功率密度高，体积小，功率因数和高效率而得到发展，且引起了国内外研究学者的关注［1］。传统的控制方式由于引入了位置传感器而给当前的调速系统带來了一系列的问题：占据了比较大的有效空间，使系统编程复杂。I大I此无位置传感器控制系统的研究变得越发的重要［2］。2.PMSM的坐标系和数学模型图1静止三相ABC坐标系永磁同步电机在定子三相(ABC)静止坐标系下的电压方程［3］：式中，三相绕组的相电压瞬时值分别为、、；、、是相电流的瞬时值；是永磁同步电机定子的每相绕组电阻八、是永磁体的磁链在各相绕组的

7、投影。在d・q旋转坐标系下的电磁转矩方程为:(2)3.SIMULINK仿真永磁同步电机无传感器矢量控制的系统结构框图，在MATLAB/SimulinkF建立PMSM驱动仿真分析，用id=O时的无传感器矢量控制系统的仿真模型如图2所示，各个模块介绍如下：给定的参考转速是700rpm；速度通过PI调节模块,实现转速的闭环控制策略，该调节采用了输出限幅；接着是电流PI调节器模块构成电流的闭环控制，输出了定子的电压dq轴分量ud和uq；I・paTk逆变器模块将两相旋转直角坐标系(dq)下的值向两相静止坐标系(ap)卜•变

8、化，它的输出是a卩轴的定子电压分量参考值Ualfa,Ubeta；SVPWM和逆变模块用于实现参考电压逆变及其调制，从而可以直接通给电机；PMSM是永磁同步电机模块，负载转矩是模块Tm。反馈通道模块有：Clark变换模块：实现三相坐标系(ABC)向两相直接坐标系(呻)的转换，输出的邙坐标系下的电流值和电压值作为观测器的输入，其中SMO模块是反电动势估算模块，SMO1是转速和