【正文】 永磁同步電。 廣州 ， 廣東工業(yè)大學自動化學院 ， 2020。 [11] 洪熙聞 ， 王欽若 ?；?Simulink 永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)仿真 [J]。 光電技術(shù)應(yīng)用 ， 2020。 [9] 毛克誠 ， 李云軍。 基于 Simulink 的 PMSM 矢量控制系統(tǒng)仿真研究 [J]。侯利民 。 湖北民族學院學報（自然科學版） ， 2020。 [7] 高仕紅 。 基于 Matlab 永磁同步電機控制系統(tǒng)的仿真建模 [J]。哈爾濱工業(yè)大學 機器人研究所 ， 2020。 [5] 龔云飛 ， 富歷新 。 基于 MATLAB 的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)仿真 [J]。 機床與液壓 ， 2020。同濟大學信息與工程學院 ， 2020。 [2] 管良勇 ， 徐國卿 ， 袁登科?；?DSP 的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的研究 [D]。 (2) 本 文速度環(huán)的調(diào)節(jié)，用的是 PI 控制算法，它是一個傳統(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)的學習和研究。 (2) 通過網(wǎng)絡(luò)上的相關(guān)資料學習使用 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。本文在查閱大量文獻基礎(chǔ)上通過分析建立永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學模型 ， 以及空間矢量脈寬調(diào)制（ SVPWM)的數(shù)學模型 ， 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完整的永磁同步電機調(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調(diào)速系統(tǒng)的人們提供便利。由于它能把數(shù)字信號處理的一些理論和算法實時實現(xiàn) ， 并 迅速推廣到應(yīng)用方面 ， 因此得到了學術(shù)界和工程界的高度重視。 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 永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)的整體模型 ， 在模型的基礎(chǔ)上 進行 了 相關(guān)參數(shù)設(shè)定 ，最后 對得出的仿真結(jié)果進行了相應(yīng)的分析與總結(jié)。 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 s 負載突變?yōu)?2 .Nm時 ， 轉(zhuǎn)速會有一個脈動 ， PI 控制器控制的轉(zhuǎn)速要經(jīng)過一個 較短 的調(diào)節(jié)時間 就 能再次跟上給定 ， 需要大約 秒。 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 ， 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 負載后有一個明顯的躍升 ，符合預(yù)計的結(jié)果。 （ 1） 坐標變換 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 整體框圖及各個小模塊我們可以構(gòu)建出永磁同步電機調(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。 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旋轉(zhuǎn)。 ai ， bi 通過 Clarke 和 Park 變換 ， 得到 直軸電流di 和交軸電流 qi 。 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。電路檢測模塊 (檢測電機轉(zhuǎn)速 ， 位置 )， 速度控制、矢量變換及脈沖產(chǎn)生模塊。 系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖 42 所示。在實際設(shè)計中 ， 雖然 PSB 模塊 是在 Simulink 基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 。 25 模型的創(chuàng)建與定義 ， 模型的分析以及修正是使用 Simulink 的三大步驟 ， 如下圖顯示了典型的 Simulink 的工作框圖。 Simulink 可以仿真線性或非線性系統(tǒng) ， 并能夠創(chuàng)建連續(xù)時間 ， 離散時間或二者的混合的系統(tǒng)。 Simulink內(nèi)置的分析工具包括各種仿真算法 ， 系統(tǒng)線性化 ， 尋求平衡等 ， 仿真結(jié)果可以以圖片的方式顯示在示波器的窗口 ， 以便于用戶觀察系統(tǒng)的輸出結(jié)果。在 Simulink 中可以將系統(tǒng)分為高級到低級的幾個層次 ， 每層又可以細分為幾個部分 ， 每層系 統(tǒng)構(gòu)建完成后 ， 將各層連接起來構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)。 在 MATLAB 中的 Simulink 改變了以往實現(xiàn)系統(tǒng)仿真和模擬的傳統(tǒng)方法 ， 它提供了大量的系統(tǒng)模塊 ， 包括了信號 運算 顯示和系統(tǒng)等多方面的功能 ， 可以創(chuàng)建各種類型的仿真系統(tǒng) ， 實現(xiàn)豐富的仿真功能 ， 用戶也可以自定義自己的模塊 ， 進一步擴展模型的范圍和功能。 MATLAB 的應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛 ， 除數(shù)學計算和分析外?；谇懊鎺渍路治龅腜MSM 的數(shù)學模型 ， 及空間矢量脈寬調(diào)制的基礎(chǔ)上 ， 借助于 Matlab 強大的仿真建模能力 ， 在 Matlab/Simulink 中 我們可以 建立永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型。 1P W MS co p e 2S co p e 1S co p eR e p e a t i n gS e q u e n ce 1R e l a y3R e l a y2R e l a y1N O TL o g i ca lO p e r a t o r 3N O TL o g i ca lO p e r a t o r 1N O TL o g i ca lO p e r a t o rd o u b l eD a t a T yp e C o n ve r s i o n 2d o u b l eD a t a T yp e C o n ve r s i o n 1d o u b l eD a t a T yp e C o n ve r s i o nA d d 2A d d 1A d d3T cm 32T cm 21T cm 1 圖 37 生成 PWM 波模型 本章小結(jié) 本章 分析 了 SVPWM 的概念及相關(guān)的原理 ， 并通過分析計算 了 其中的 四個模塊 分別為 （扇區(qū)選擇 ， 基本矢量作用時間的計算 ， 開關(guān)作用時間的計算 ， 生成 PWM波 模塊等 ）來深入了解 SVPWM 的構(gòu)成并建立好了 SVPWM 的模型。將生成的 PWM PWM PWM5 進行非運算就可以生成 PWM PWM4 和 PWM6[21]。之間的對應(yīng)關(guān)系如表 33 所示 ， 該模型如圖 36 所示。則 N 與矢量作用時間互和疋的對應(yīng)關(guān)系如表 32 所示： 表 33 基本矢量作用時間 N 1 2 3 4 5 6 1T Z Y Z X X Y 2T Y X X Z Y Z 由于 1T 和 2 2 2 2 1* / ( )T T T T T T? ? ?和一定要小于或 等于 T(即 PWM 調(diào)制周期 )， 21 所 以 還 要 進 行 飽 和 判 斷 ， 當 21T T T?? 時 ， 應(yīng) 取 ： 1 1 2 1* / ( )T T T T T??，2 2 2 1* / ( )T T T T T??。 對應(yīng)的 0/XYZ?? 轉(zhuǎn)換模塊如 圖 34： 3Z2Y1X300Ud1 . 5G a i n 41 . 5G a i n 20 . 5G a i n 1 K G a i nD i vi d e 3D i vi d e 2D i vi d eA d d 1A d d3 Ts2 U a i f a1 U b e t a 圖 34 0/XYZ?? 仿真模塊圖 令 22 dcUXTU??，dc( 3 )2TY U UU ????， ( 3 )2dcTZ U UU ??? ? ?。 表 31 各扇區(qū)與 N 的對應(yīng)關(guān)系 扇區(qū)號 I II III IV V VI N 3 1 5 4 6 2 18 1NS w