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1、基于Matlab的永磁同步电机矢量控制系统的仿真龚云飞富历新中图分类号:TM351TM341文献标识码:A文章编号:1001-6848(2007)02-0033-04基于Matlab的永磁同步电机矢量控制系统仿真研究龚云飞,富历新(哈尔滨工业大学机器人研究所,哈尔滨150001)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。为了更好地验证基于DSP的交流调速矢量控制系统实际设计过程中各部分输出特性的正确性并为其设计提供必要的设计参数,利用Matlab/Simu
2、link工具箱搭建了系统的仿真模型。仿真结果符合电机实际运行特性,为实际系统的设计提供了理论依据。关键词:永磁同步电动机;建模;仿真;空间电压矢量脉宽调制;交流调速SimulationofPMSMVectorControlSystembasedonMatlabGONGYun-fe,iFUL-ixin(RobotInstituteofHarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)ABSTRACT:IntodaysACservosystem,thevectorcontroltheoryandSVPWMtechniquemake
3、theACmotorcanachievetheperformanceasgoodasDCmotor.WhendesigningtheACservosystem,inordertotestthecorrectnessofeverypartsoutputsandprovidethenecessarydesignparametersforthere-alsystem,webuiltthesimulationmodelofthewholesystemwithsimulinktoolboxinmatlab.Thesimu-lationresultsaccordwiththerea
4、lmotorsperformanceandprovidethetheorybasisforthedesigningofre-alsystem.KEYWORDS:PMSM;Modeling,Simulation;SVPWM;ACservosystem成一个完整的速度FOC双闭环系统。1控制原理永磁同步电机矢量控制系统基本框图如图1所示。首先,通过编码器检测出转子的位置,并将*其转换成电角度r和转速r,给定转速r和反馈转速r的偏差经过速度PI调节器计算得到定子电流参考输入。定子相电流ia和ib通过相电流检测电路被提取出来,然后经Clarke变换将其转换到定子两相坐
5、标系中,使用Park变换再将其转换到d、q旋转坐标系中。d、q坐标系中的电流信号图1PMSM调速控制系统的原理图***与它们的参考输入id和iq相比较,其中id=0,2仿真模型的建立通过电流PI控制器获得理想的控制量。控制信号再通过Park逆变换,经过SVPWM产生6路PWM在Matlab中,模型的建立方法有以下2种:信号并经逆变器控制电机的转速和转矩,从而构用软件提供的模型,只需更改参数来构造所需的模型;通过编写S-function函数文件构造新模型。收稿日期:2005-12-27此种方法要求用户对Matlab软件的掌握程度较高。修改日期:2006-03-21在模型
6、连接过程中,电气系统模块(PSB)和常规的33微电机2007年第40卷第2期(总第158期)Simulink模块之间不能直接相连。在Matlab70中,两类模块的接口形式不同,用户很容易区分,当电气模块进入常规模块时一般采用电压或电流测量模块作为中间环节,而常规模块进入电气模块[1]时采用可控电压或电流源作为中间环节。21坐标变换模块矢量控制中用到的坐标变换有:Clarke变换(将三相平面坐标系向两相平面直角坐标系的转图4基本电压空间矢量换)和Park变换(将两相静止直角坐标系向两相旋221扇区选择转直角坐标系的变换)。静止的三相定子坐标系根据图4
7、中各扇区与V、V的关系,当V>(a、b、c)和静止的两相定子坐标系(、)以及固0时,令A=1,当3V-V>0时,令B=1,当定在转子上的两相旋转坐标系(d、q)间变换矩阵[4][2]3V的Matlab实现如图2和图3。+V<0时,令C=1,取N=A+2B+4V,可得到各扇区与N的对应关系如表1所示。其模型如图5所示。表1N与扇区号的对应关系扇区号ⅠⅡⅢⅣⅤⅥN315462图2d、q-a、b、c变换图5扇区选择222基本电压矢量的作用时间T1和Tm图3a、b、c-、变换2VTs令X=Ts,Y
