基于MATLAB的永磁同步电机直接转矩控制的仿真建模[1].pdf

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1、112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112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MATLABöSIMULINK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-

2、6848(2005)03-0027-04SimulationandModelingofDirectTorqueControlofBasedonMATLAB112XUYan-ping,ZHONGYan-ru,YUHong-quan(1.Xi'anUniversityofTechnology,Xi'an710048;2.ZTECorporation,Xi'an710065)Abstract:Themodelingandsimulationofdirecttorquecontrolofpermanentmagnetsynchronorsmotorareintroducedbase

3、donMATLABöSIMULINK,allsimulationblocksarestateddetailedlyandsystemperformanceisstudied.Theresultsareveryimportantforthedevelopmentofdirecttorquecontrolsystemofpermanentmagnetsynchronousmotors.Keywords:PermanentMagnetSynchronousMotor;DirectTorqueControl;Simulationud=Rsid+p7d-Xr7q(1)0引言uq=Rs

4、iq+p7q+Xr7d(2)直接转矩控制技术以其新颖的控制思想,简洁7d=Ldid+7f(3)的系统结构和优良的动静态性能已应用于交流传动7q=Lqiq(4)系统。同步电动机特别是永磁同步电动机(PMSM)3Te=np(7diq-7qid)(5)有许多优点:功率因数更高(理论上可达到1),效率2更高(无需电励磁),可节省电能;电机尺寸体积更dXrTe-Tm=J+BXr(6)小;转子结构更为简化,稳定性更好。所以采用永磁dt[1,2]式中,7同步电动机的交流传动成为今后发展的趋势。本d、7q为定子磁链的d、q轴分量;ud、uq为定文拟采用MATLABöSIMULINK这一流行

5、的可视子电压的d、q轴分量;id、iq为定子电流的d、q轴分化及模块化的仿真工具对永磁同步电机直接转矩控量;Ld、Lq为定子绕组的d、q轴等效电感;7f为永磁制系统进行研究,详细阐述直接转矩控制系统中各体磁链;Rs为定子绕组电阻;Xr为转子机械角速度;个单元模型的建立,并分析了控制系统的性能。np为极对数;Te为电磁转矩;Tm为负载转矩;J为转动惯量;B为粘滞系数;P为微分算子。1永磁同步电机的数学模型2PMSM直接转矩控制的建模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永磁同步电机的直接转矩控制系统如图1所损耗,可得到其在转子同步

6、旋转坐标系d-q下的数示。通过检测逆变器输出的三相相电流以及逆变器学模型为: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。速度调节器根据转收稿日期:2004-11-22矩给定值和实际转速确定转矩给定值,并与反馈转—27—微电机2005年第38卷第3期(总第144期)矩相比较,经滞环比较器得到转矩的控制信号。同理磁同步电机控制系统的仿真模型,实现直接转矩控得到磁链的控制信号,磁链和转矩的控制信号再加制。图2中各个功能模块的作用与结构简述如下:上定子磁链当前位置信号,经过电压开关矢量表,确2.1开关电压矢量表模块(table模块)定出适当的开关状态,控

7、制逆变器进而驱动永磁同步电机。开关电压矢量表模块是根据磁链滞环比较器、转矩滞环比较器的开关状态,以及磁链所在的位置来决定发出的电压矢量,以控制逆变器的输出电压去驱动永磁同步电机。考虑到不同的电压矢量对磁链和转矩的作用不同,可以得到如表1所示的开关电压矢量选择表,其中fai=1对应参考磁链大于反馈值,tao=1对应参考转矩大于反馈值;当fai=0或tao=0时反之。其模块内部结构如图3所示。该模块输入为磁链滞环图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,比较器输出fai、转矩滞环比较器输出tao