【導(dǎo)讀】進(jìn)行了仿真，最后進(jìn)行了仿真及仿真結(jié)果的分析。到負(fù)載擾動等多因素影響。以往研究永磁同步電機(jī)的做法是在硬件上搭建一個(gè)平。較長研究周期長。目前在國內(nèi)外關(guān)于永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀上來講，在利用MATLAB仿真模型研究永磁同步電機(jī)時(shí)，我們可以把那些擾動因。數(shù)做成模擬信號給予模型，這樣可以準(zhǔn)確的定性分析實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論。坐標(biāo)系下的磁鏈和電壓方程.................8

　　

【正文】 模塊庫．通過分析 PMSM 數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上．提出了建立控制系統(tǒng)仿真模型的方法。在實(shí)際設(shè)計(jì)中 ， 雖然 PSB 模塊 是在 Simulink 基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 。 但 PSB 中的模塊與 Simulink 中的模塊大多不能直接連接．要通過 PSB 提供的兩類中間接口模塊來實(shí)現(xiàn)這兩種模塊中信號的傳遞：一類是電壓、電流測量模塊 ， 將 PSB 中的電壓、電流等電路信號轉(zhuǎn)換為 Simulink 可接受的信號；另一類是受控電壓源、受控電流源模塊 ， 將 Simulink 信號轉(zhuǎn)換為 PSB 中的電路信號 ， 這兩類模塊在 Simulink和 PSB 之間起到了橋梁的作用 ， 通過它們就可以將 PSB 與 Simulink 連接到一起。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖 42 所示。該控制系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成 ：主電路部 分 (包括三相交流電源、二極管不控整流電路、逆變電源模塊 )。電路檢測模塊 (檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速 ， 位置 )， 速度控制、矢量變換及脈沖產(chǎn)生模塊。電機(jī)本體等。 P IP IS VP W M三 相逆 變 器P M S MM o t o r位 置 和 速 度傳 感 器C l a r k eP a r k?*?qi*qidi* 0di ?dUqUU ?? DCVaU bU cUbiaii?i?1P a r ke?P I 圖 42 三相 PMSM 轉(zhuǎn)子磁場定向電壓空間矢量控制系統(tǒng)框圖 26 PMSM 本體的仿真模型可以直接使用 PSB 中自帶的電機(jī)模塊 ， 只要根據(jù)仿真的要求合理設(shè)置相關(guān)參數(shù)就可以了。 電流環(huán)為 PI 控制器 ， 系統(tǒng)中檢測電機(jī)的相電流 ai ， bi ， 位置信號 e? ， 和轉(zhuǎn)速 ? 。 ai ， bi 通過 Clarke 和 Park 變換 ， 得到 直軸電流di 和交軸電流 qi 。將給定轉(zhuǎn)速 *? 和實(shí)際轉(zhuǎn)速 ? 做差 ， 產(chǎn)生的偏差通過滑模控制器的作用 ， 得到交軸電流的給定信號 *qi ， 直軸電流給定信號 * 0di ? ， 將交軸和直軸給定信號 *qi ， *di 分別與坐標(biāo)變換得到的實(shí)際電流 qi ， di 做差 ， 得到的偏差通過 兩個(gè)PI 控制器的作用 ， 得到qU和 dU ，qU， dU 經(jīng)過 Park 反變換得到 U? ， U?。 U? ， U?經(jīng)過空間矢量脈寬調(diào)制 （ SVPWM） 得到六路 PWM 波形 ， 然后通過驅(qū)動逆變器產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場 ， 從而使永磁同步電機(jī)旋轉(zhuǎn)。 參照交流電機(jī)的解耦思想 ， 將三相永磁同步電機(jī)的三相定子繞組坐標(biāo)系(ABC)， 等效變換為兩相靜止坐標(biāo)系 ( 0?? ) ， 再經(jīng)過 Park 變換變換為 dq 坐標(biāo)系 ，使得其 d 軸和永磁轉(zhuǎn)子 N 極同向 ， 所以就可以像直流電機(jī)那樣 ， 通過調(diào)節(jié)直流量qi 來控制轉(zhuǎn)矩 ， 從而實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的解耦 。 （ 1） 坐標(biāo)變換 模塊 u b e t auaubuc2u b e t a1u a i f aS u b t r a ct 1 K G a i n 1 K G a i nA d d 1A d d3uc2ub1ua uaI f a 圖 43 /abc?? 的 仿真 圖 27 u a i f au b e t aposuduq2O u t 21O u t 1s i nT r i g o n o m e t r i cF u n ct i o n 1co sT r i g o n o m e t r i cF u n ct i o nS u b t r a ct 1P r o d u ct 3P r o d u ct 2P r o d u ct 1P r o d u ctA d d 13I n 32I n 21I n 1 圖 44 /dq?? 的 仿真模塊 圖 idiqposi d i f ai b e t a2O u t 21O u t 1co sT r i g o n o m e t r i cF u n ct i o n 1s i nT r i g o n o m e t r i cF u n ct i o nS u b t r a ct 1P r o d u ct 3P r o d u ct 2P r o d u ct 1P r o d u ctA d d 13I n 32I n 21I n 1 圖 45 /dq?? 的 仿真模塊 圖 i a i f ai b e t aiaibiC3O u t 32O u t 21O u t 1S u b t r a ct K G a i n 1 K G a i nA d d2I n 31I n 2 圖 46 /abc?? 仿真模塊 圖 根據(jù) PMSM 整體框圖及各個(gè)小模塊我們可以構(gòu)建出永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)整體模型如下： 28 i q *C o n t i n u o u sp o w e r g u i0i d * = 0300W m *gABC+U n i ve r s a l B r i d g etT o W o r k s p a ce 3zT o W o r k s p a ce 2yT o W o r k s p a ce 1TU aif aU bet aPW MS V P W MTmmABCP e r m a n e n t M a g n e tS y n c h r o n o u s M a c h i n e 1t heiaif aibet aidiqP a r kUqUdt heU aif aU bet aI P A R K4G a i n 24G a i nPID i s cr e t eP I C o n t r o l l e r 2PID i s cr e t eP I C o n t r o l l e r 1PID i s cr e t eP I C o n t r o l l e rDC p i / 2C o n s t a n t 4icibiaiaif aibet aC l a r kA d d 2A d d 1A d d R ot or angle t het am (rad) R ot or s peed w m (rad/ s ) R ot or s peed w m (rad/ s ) St at or c urrent is _c (A) St at or c urrent is _b (A) St at or c urrent is _a (A) 圖 46 永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)整體仿真圖 仿真參數(shù)調(diào)試及結(jié)果分析 仿真中的相關(guān)參數(shù)為：定子電阻 R=? ， dL =， qL =， 轉(zhuǎn)動慣量 J= 10 .kg m?? ， 極對數(shù) pn =2。仿真時(shí) ， 取 ? =150， ? =875， c =4000， 給定轉(zhuǎn)速 300r/min， 仿真時(shí)間為 秒 ， 在 t= 時(shí)刻電機(jī)加 2 .Nm的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。 0 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2 1 5 1 05051015t/siabc/A 圖 48 三相電流波形 仿真時(shí) ， 將 PI 控制的幅值都限制在 [20A， 20A]， 可以看出定子三相電流的波形基本呈正弦波 ， 有一定的畸變 ， 在 秒突加 2 .Nm的 負(fù)載后有一個(gè)明顯的躍升 ，符合預(yù)計(jì)的結(jié)果。 29 0 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 20510152025303540t/sTe（N.m） 圖 49 轉(zhuǎn)矩波形 通過圖可以看出轉(zhuǎn)矩的波形在 突加 2 .Nm負(fù)載時(shí)有明顯的跳變 ， 跳 變時(shí)間 只有 秒左右 ， 控制效果較好 。 0 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2050100150200250300t/sn（r/min） 圖 49 轉(zhuǎn)速波形 在轉(zhuǎn)速給定為 300r/min 的情況下 ， 當(dāng) s 負(fù)載突變?yōu)?2 .Nm時(shí) ， 轉(zhuǎn)速會有一個(gè)脈動 ， PI 控制器控制的轉(zhuǎn)速要經(jīng)過一個(gè) 較短 的調(diào)節(jié)時(shí)間 就 能再次跟上給定 ， 需要大約 秒。 本次仿真成功的實(shí)現(xiàn)了永磁同 步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在 Matlab/Simulink 中的模擬仿真 ， 并得到了較好的仿真結(jié)果，為今后實(shí)際系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。 本章小結(jié) 本章首先講解了 Matlab 中關(guān)于 Simulink 建立模塊的相關(guān)知識 ， 然后分析并建立 了 永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的整體模型 ， 在模型的基礎(chǔ)上 進(jìn)行 了 相關(guān)參數(shù)設(shè)定 ，最后 對得出的仿真結(jié)果進(jìn)行了相應(yīng)的分析與總結(jié)。 30 第五章 總結(jié) 與展望 全文總結(jié) MATLAB 技術(shù)年得到了迅猛的發(fā)展 ， 它可以用于語言處理、圖像處理、高速控制、數(shù)字通訊等多種領(lǐng)域。由于它能把數(shù)字信號處理的一些理論和算法實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn) ， 并 迅速推廣到應(yīng)用方面 ， 因此得到了學(xué)術(shù)界和工程界的高度重視。因此本文把 MATLAB 技術(shù)用于高性能的 PMSM 調(diào)速系統(tǒng)在理論指導(dǎo)和實(shí)際應(yīng)用方面都有一定意義 ， 具有先進(jìn)性。本文在查閱大量文獻(xiàn)基礎(chǔ)上通過分析建立永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 ， 以及空間矢量脈寬調(diào)制（ SVPWM)的數(shù)學(xué)模型 ， 在 MATLAB中的 Simulink 環(huán)境中建立了相關(guān)的仿真模塊 ， 利用這些模塊最后搭建出一個(gè)完整的永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) ， 利用到的 Simulink 技術(shù)代替以往復(fù)雜的仿真方式 為研究永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的人們提供便利。 在本課題的研究與開發(fā)過程中 ， 主 要完成了一下工作： (1) 在查閱了國內(nèi)外有關(guān) PMSM 的工作原理及其運(yùn)行特點(diǎn)的有關(guān)資料的基礎(chǔ)上 ， 采用 SVPWM 矢量控制技術(shù) ， 在此基礎(chǔ)上建立 PMSM 數(shù)學(xué)模型。 (2) 通過網(wǎng)絡(luò)上的相關(guān)資料學(xué)習(xí)使用 MATLAB 軟件 ， 在 Simulink 中建立 SVPWM模塊 ， 搭建起完整的 PMSM 模型 ， 并作出了仿真結(jié)果。 研究展望 由于本人的時(shí)間及精力有限，論文的撰寫過程中難免有些不足，在本文的基礎(chǔ)上還可以做以下展望： (1) 本文的仿真是針對永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，在本文的理論及仿真基礎(chǔ)上還可以加位置環(huán)，完成整個(gè)私服系統(tǒng)的仿真。 (2) 本 文速度環(huán)的調(diào)節(jié)，用的是 PI 控制算法，它是一個(gè)傳統(tǒng)的控制算法，在一些 高要求 的場合不 能滿足要求，可以采用控制效果更好的控制算法來控制，有待后續(xù)的學(xué)習(xí)和研究。 31 參考文獻(xiàn) [1] 李驥 ， 宋仲康?；?DSP 的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的研究 [D]。 武漢理工大學(xué) ， 2020。 [2] 管良勇 ， 徐國卿 ， 袁登科?；?DSP 的永磁同步電機(jī)新型矢量控制技術(shù)研究 [D]。同濟(jì)大學(xué)信息與工程學(xué)院 ， 2020。 [3] 高延榮 ， 舒志兵 ， 葛宏濤 ， 基于 Matlab／ Simulink 的永磁同步電機(jī) (PMSM)矢量控制仿真 [J]。 機(jī)床與液壓 ， 2020。 [4] 葉軍軍 。 基于 MATLAB 的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真 [J]。 商品儲運(yùn)與養(yǎng)護(hù) ， 2020。 [5] 龔云飛 ， 富歷新 。 基于 MATLAB 的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真研究 [E]。哈爾濱工業(yè)大學(xué) 機(jī)器人研究所 ， 2020。 [6] 李三東 ， 薛花 ， 紀(jì)志成 。 基于 Matlab 永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的仿真建模 [J]。江南 大 學(xué) ， 2020。 [7] 高仕紅 。 基于 MATLAB 永磁同步電機(jī)矢量控制的仿真研究 [J]。 湖北民族學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版） ， 2020。 [8] 王巍。侯利民 。 李洪珠 。 基于 Simulink 的 PMSM 矢量控制系統(tǒng)仿真研究 [J]。自動化與應(yīng)用 ， 2020。 [9] 毛克誠 ， 李云軍?；?MATLAB 永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真研究 [J]。 光電技術(shù)應(yīng)用 ， 2020。 [10] 銀英君 ， 林榮文。基于 Simulink 永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真 [J]。 福建 福州 ， 福州大學(xué)電氣工程與自動化學(xué)院 ， 東方電氣評論 ， 2020。 [11] 洪熙聞 ， 王欽若 。 永磁同步電機(jī)電壓空間矢量控制仿真研究 [D]。 廣州 ， 廣東工業(yè)大學(xué)自動化學(xué)院 ， 2020。 [12] 賴重平 ， 李春茂 。 永磁同步電