基于svpwm永磁同步电机控制系统建模与仿真

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1、万方数据基于SVPWM的永磁同步电机控制系统建模与仿真董圣英1’2，孙淑红1(1．德州职业技术学院，山东德州253034；2．山东大学，山东济南250061)摘要：针对永磁同步电机结构复杂、模型非线性从而导致难以控制的问题，在分析永磁同步电机数学模型和SVPWM算法的基础上，利用Matlab／Simulink设计了一种基于SVPWM的永磁同步电机双闭环控制系统新模型，给出各子模块的具体设计模型。对“积分斜率法”产生三角波脉冲的方法进行了改进，最后对整个系统进行了仿真实验。仿真结果验证了该模型的正确性和有效性，为实际PMSM控制系统的设计提供了参考依据。关键词：矢量控制；永磁同步电机；双

2、环控制系统；积分斜率法中图分类号：TN919—34文献标识码：A文章编号：1004—373X(2010)18—0188—04ModelingandSimulationofPMSMControlSystemBasedonSVPWMDONGSheng-yin91”．SUNShu—hon91(1．DezhouVocationalandTechnicalcollege，Dezhou253034，China2．ShandongUniversity，Jinan250061，China)Abstract：SincethecomplexconfigurationofPMSMwithmodelnonli

3、nearityandcontroldifficulty，themathematicalmodelofthePMSMandthealgorithmofSVPWMareanalyzed，anewmodelofPSMSdouble-loopcontrolsystembasedonSVPWMisdesignedwithMATI。AB／Simulink，andtheconcretedesignmodelofeachSUb-moduleisgiven．Amodifiedmethodofintegral—slopforproducingthetrianglepulseisproposed．Thesi

4、mulationexperimentsforthewholesystemarecarriedout．Theeffective-nessandcorrectnessofthemodelareverifiedbythesimulationresults．Therefore，ausefulrefer—enceandbasisareofferedfortheactualdesignofPSMScontrolsystem．Keywords；vectorcontrol；PMSM；double-loopcontrolsystem；methodofintegral—slop0引言永磁同步电动机(PMS

5、M)采用高能永磁体为转子，具有体积小、效率高、损耗小等优点被广泛应用于高精度数控机床和工业机器人等控制领域，而且PMSM转差为零的特点使其更适合于矢量控制[1]。在此介绍了SVPWM的基本原理及算法，并在Matlab／Simulink环境下详细介绍了SVPWM的实现方法，最后结合永磁同步电机控制系统给出了仿真实验结果。l永磁同步电机的数学模型在d，q坐标系下，永磁同步电机定子电压数学模型为：Ud=肿d一∞，‰+Ria式中：Ua，U。分别为d，q轴的电压分量；咖，如分别为d，q轴的磁链；∞，为转子旋转的角速度；R为定子电阻；i。，i。分别为d，q轴定子电流；P为电机极对数。d，q轴定子磁

6、链方程式为：咖=Laia+驴，，也=L。i。收稿日期：2010—05—07188式中：k，L。分别为定子直轴和交轴电感；咖为转子永磁体磁链。电磁转矩表达式为：M=p(i。如一id≯。)2SVPWM控制算法空间矢量脉宽调制(SVPWM)是以电机在输入三相正弦电压时所产生的圆形旋转磁场为目标，通过控制逆变器的开关模式，使输出的电压空间矢量产生的实际磁场去逼近圆形磁场，并根据两者的比较结果来决定逆变器的开关状态，产生PWM波形[2]。由三相逆变器对PMSM供电时，定子电压由逆变器输出的电压空间矢量决定。逆变器可以输出8个电压空间矢量，如图1所示，其中6个非零矢量按每区60。将整个空间分成6个

7、扇区，每个矢量的长度为2U。。／3，(000)和(111)两个状态矢量为零矢量，其长度为零。由于逆变器产生的电压矢量数目有限，不能产生角度连续变化的电压空间矢量，因此为了使逆变器输出的电压矢量接近圆形，可通过基本电压空间矢量的线性组合，来获得更多的开关状态[3]。以第Ⅲ扇区为例，假设任意电万方数据压矢量u，位于Ⅲ扇区，则u，可由相邻矢量U4，【，。和零矢量u。(【，，)组合而成。根据伏秒平衡原则可得[4]：T，u，=丁．U4+T。U6+丁jUo