基于matlab的pmsm直接轉(zhuǎn)矩控制的建模方法的研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-21 15:35 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 01 ） ν4（110 ）0 ν7（111 ） ν0（000 ） ν7（111 ） ν0（000 ） ν7（111 ） ν0（000 ）11 ν5（101 ） ν4（110 ） ν6（001 ） ν2（010 ） ν3（011 ） ν1（001 ）6圖 33 空間電壓矢量和分區(qū)用 φ、τ 分別表示電機磁鏈和轉(zhuǎn)矩的給定值和實際值的誤差狀態(tài)，當給定值比實際值大時狀態(tài)為 1，否則狀態(tài)為 0，則由 φ、τ 的狀態(tài)以及磁鏈所處分區(qū)的位置，便可按表 1 選擇開關(guān)電壓矢量，并為了方便在 MATLAB/simulink 中實現(xiàn)查表的位置我們假設(shè)一個變量的到： （9）。21S???? 逆變器開關(guān)時間控制模型如圖2所示，設(shè)定當前采樣周期的定子磁鏈矢量為 ，下一采樣周期的定子磁sn?+1 ，所以給定轉(zhuǎn)矩和估計轉(zhuǎn)矩之間存在誤差。將式(8)的定子磁鏈增量dψs分解到αβ軸系的兩坐標軸上, （10）sin()sin()cossdutut?????????????AA再利用Clarke逆變換，將式(10)映射到定子三相坐標系A(chǔ) 、B、C軸系上，把定子磁鏈增量 分配到三相繞組，如：sd （11）sin()3siABCA sBsC sstdutut??????????????????????????????定子合成磁鏈矢量的增量在各相繞組上的分量惟一地由參考電壓在該繞組上的作用時間決定，參考電壓在各相繞組上的作用時間是定子合成磁鏈矢量 空間位置s?角 的函數(shù)，如：s?7 （12）sin()3siABCss ss stt ut?????????????????其中 為定子合成磁鏈矢量相對于A相繞組( 軸)的空間角位移。一個周期內(nèi)? ?定子參考電壓矢量 的作用時間 根據(jù)式(8)和(9) 求得，即sust （13）ssssdt du?????上式中，雖然dψs和us都是空間矢量，但是二者方向相同，所以直接采用其幅值進行計算。|us|是參考電壓空間矢量的幅值為直流母線電壓。 永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的系統(tǒng)永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 34 所示，是一個包含速度和轉(zhuǎn)矩的雙閉環(huán)系統(tǒng)。主要包括電機轉(zhuǎn)速 pi 調(diào)節(jié)器、定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩觀測器、轉(zhuǎn)矩與磁鏈滯環(huán)比較控制器、最佳開關(guān)邏輯選擇表、逆變器等。以 和 分別作為轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈的給定值，te、ψs 分別為利用 αβ 坐標系的電壓和電流估算得的轉(zhuǎn)矩和磁鏈實際值，在調(diào)速系統(tǒng)中可作為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出，與實際轉(zhuǎn)矩比較后經(jīng)轉(zhuǎn)矩滯環(huán)控制器輸出轉(zhuǎn)矩增減信號。當需要增大電磁轉(zhuǎn)矩時，轉(zhuǎn)矩控制器輸出1，逆變器輸出電壓所形成的空間電壓矢量使 ψs 向前轉(zhuǎn)動，由于電機的電磁時間常數(shù)小于機電時間常數(shù)，使定子磁鏈轉(zhuǎn)速快于轉(zhuǎn)子磁鏈轉(zhuǎn)速，其結(jié)果是 δ 增大，增大了實際電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩控制器輸出 0 時，將減小實際轉(zhuǎn)矩。進入穩(wěn)態(tài)后，轉(zhuǎn)矩給定值與實際值之差落在轉(zhuǎn)矩控制器的滯環(huán)內(nèi)，轉(zhuǎn)速平均值也穩(wěn)定為同步轉(zhuǎn)速。為給定的定子磁鏈，與實際定子磁鏈相比較后，經(jīng)磁鏈滯環(huán)控制器輸出磁鏈增減信號，定子磁鏈保持在一個規(guī)定的范圍內(nèi)。這兩個控制器的輸出共同確定開關(guān)表的輸出值，控制逆變器的 pwm 波輸出。在控制過程中，在每一個采樣周期開始，非零導通時間所對應(yīng)的逆變器開關(guān)同時導通，向PMSM三相繞組供電，然后根據(jù)每相繞組的通電時間控制對應(yīng)功率開關(guān)截止。一個周期內(nèi)每個橋臂只有一個功率開關(guān)動作一次，具有恒定的開關(guān)頻率，實際是一種恒頻脈寬調(diào)制方式。該控制算法徹底避免了傳統(tǒng)DTC控制以及SVM控制策8略中磁鏈工作扇區(qū)的判別以及矢量合成等復雜的數(shù)據(jù)和邏輯計算，特別適合于數(shù)字PWM控制器件，可以直接用于DSP 、FPGA 等控制平臺。圖 34 永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)94 系統(tǒng)仿真模型的組建 仿真系統(tǒng)本文主要是利用 Matlab 軟件進行仿真， Matlab 的含義是矩陣實驗室（MatrixLaboratory）。它集數(shù)值分析、矩陣運算、信號處理和圖形顯示于一體，構(gòu)成了一個方便的、界面友好的用戶環(huán)境。在這個環(huán)境下，對所要求求解的問題，用戶只需要簡單地列出數(shù)學表達式，其結(jié)果便以數(shù)值或圖形方式顯示出來。Matlab 的推出得到了各個領(lǐng)域?qū)＜覍W者的廣泛關(guān)注，其強大的擴展功能更為各個工程領(lǐng)域提供了分析和設(shè)計的基礎(chǔ)。Matlab 包括被稱作工具箱（Toolbox）的各類應(yīng)用問題的求解工具。隨著Matlab 版本的不斷升級，其所含的工具箱的功能也越來越豐富，因此應(yīng)用范圍也越來越廣泛，成為涉及數(shù)值分析的各類設(shè)計不可或缺的工具。Simulink 是基于 Matlab 的框圖設(shè)計環(huán)境，可以用來對各種動態(tài)系統(tǒng)進行建模、分析和仿真，它的建模范圍廣泛，可以針對任何能用數(shù)學來描述的系統(tǒng)進行建模，例如航空航天動力學系統(tǒng)、衛(wèi)星控制制導系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、船舶及汽車等，其中包括了連續(xù)、離散，條件執(zhí)行，事件驅(qū)動，單速率、多速率和混雜系統(tǒng)等。Simulink提供了利用鼠標拖放的方法來建立系統(tǒng)框圖模型的圖形界面，而且還提供了豐富的功能塊以及不同的專業(yè)模塊集合，利用 Simulink 幾乎可以做到不書寫一行代碼即完成整個動態(tài)系統(tǒng)的建模工作。除此之外，Simulink 還支持 Stateflow，用來仿真事件驅(qū)動過程。Simulink 是從底層
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