基于SVPWM控制的PMSM調(diào)速系統(tǒng)仿真

1、基于SVPWM控制的PMSM調(diào)速系統(tǒng)仿真         <TABLE     style="PADDING-RIGHT: 10px; PADDING-LEFT: 10px; PADDING-BOTTOM: 10px; LINE-HEIGHT: 22px; PADDING-TOP: 10px"     cellSpacing=0 cellPadding=3 width="96%" align

2、=center     border=0>                                               

3、0;      隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、新型電機控制理論和稀土永磁材料的快速發(fā)展，永磁同步電動機之所以在一些高性能場合得到廣泛應用，是因為它在某些技術(shù)性能上比無刷直流電動機和異步電動機更為優(yōu)越，并且它取消了勵磁繞組、電刷和集點環(huán)，克服了繞線式同步電動機的致命缺點。目前，永磁同步電動機調(diào)速傳動系統(tǒng)仍以采用矢量控制的為多。文章在空間矢量脈寬調(diào)制的技術(shù)下，利用MATLAB/Simulink中的逆變模塊、電機模塊以及自己設計的模塊建立了永磁同步電機的閉環(huán)矢量控制仿真系統(tǒng)。1兩相旋轉(zhuǎn)坐標系上PMSM數(shù)學模型研究PMSM時，先作如下假設：忽

4、略鐵心飽和：不計渦流和磁滯損耗；轉(zhuǎn)子上沒有阻尼繞組；永磁材料的電導率為零：相繞組中感應電動勢波形是正弦的。永磁同步電機中的轉(zhuǎn)子磁鏈，由永磁體決定，是恒定不變的。因此只需檢測轉(zhuǎn)子位置便可方便地將兩相旋轉(zhuǎn)坐標系的d軸定于轉(zhuǎn)子磁鏈，方向上，而無須像異步電機那樣估計轉(zhuǎn)子磁鏈。通過坐標變換可得到永磁同步電機在d-o坐標系下的電壓方程和轉(zhuǎn)矩方程：2轉(zhuǎn)子磁場定向的PMSM矢量控制系統(tǒng)如圖1該系統(tǒng)采用速度外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制，其中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR和電流調(diào)節(jié)器ACR均采用PI調(diào)節(jié)PI即比例積分，工商管理論文具有比例一積分控制規(guī)律的控制器，稱為PI控制器。積分環(huán)節(jié)的引入可以提高系統(tǒng)的型號，以消除或減少系統(tǒng)的

5、穩(wěn)態(tài)誤差，改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。而增加的負實數(shù)零點則用來減小系統(tǒng)的阻尼程度，以彌補積分環(huán)節(jié)對系統(tǒng)的穩(wěn)定性及動態(tài)過程產(chǎn)生的不利影響。只要積分系數(shù)KI足夠大，PI控制器對系統(tǒng)穩(wěn)定性的不利影響可大為減弱在控制工程實踐中PI控制器主要用來改善控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。為了使轉(zhuǎn)矩電流分量達到最大，最為簡單的的控制方案就是令id*=0，進而使系統(tǒng)擁有最大轉(zhuǎn)矩。與異步電機的矢量控制相比，最明顯的區(qū)別是旋轉(zhuǎn)坐標變換所用的角度信息可以直接檢測。因此通過與轉(zhuǎn)子同軸的位置傳感器檢測3PMSM控制系統(tǒng)的仿真模型3.1 SVPWM模型的搭建為了模擬直流電機轉(zhuǎn)矩的控制規(guī)律將三相交流電動機的定子電流分解成勵磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量

6、，并使這兩個分量相互垂直彼此獨立，然后分別調(diào)節(jié)，以獲得像直流電動機一樣良好的動態(tài)特性。SVPWM的技術(shù)就是以三相對稱正弦波電壓供電時三相對稱電動機定子理想磁鏈圓為參考標準，以三相逆變器不同開關模式作適當?shù)那袚Q從而形成PWM波，以所形成的實際磁鏈矢量來追蹤其準確磁鏈圓，從而在電動機空間形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩，最終實現(xiàn)對id、iq的控制。根據(jù)SVPWM相關理論及計算公式搭建如圖2的仿真模型。資本主義論文模型中包括扇區(qū)的判斷、基本電壓矢量作用時間的計算、開關作用時間的計算和PWM波形的生成。3.2控制系統(tǒng)的仿真模型利用MATLAB7.0的Simulink和SimpowerSystems

7、工具箱構(gòu)造的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的仿真模型如圖3。其中永磁同步電機模塊、三相逆變器模塊、測量模塊直接采用工具箱中的模塊空間矢量PWM模塊如圖2轉(zhuǎn)速外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)由自己搭建。4仿真結(jié)果在仿真中采用的永磁同步電機的參數(shù)為：定子電阻R=2.875，電機交直軸電感Ld=Lq =8.5mH永磁體磁通0.175Wb，極對數(shù)np=4，額定轉(zhuǎn)速給定n=lOOOrpm。SVPWM模塊中的采樣周期為0.0002s;ASR的參數(shù)Kpl =5，KiI=4；ACR的參數(shù)Kp2=10，K2=2.6。仿真過程中在t=O.ls時突加負載，仿真時間0.4s仿真波形見圖4。由仿真波形可知，在t=O.ls時突加負載轉(zhuǎn)速突降，轉(zhuǎn)矩從1Nm增加到3N.m,定子三相電流幅值增大：電機d軸電流偶爾增大但始終保持在零附近，實現(xiàn)了d-q軸定子電流的獨立控制：在額定轉(zhuǎn)速下系統(tǒng)帶負載起動響應快速定子電流、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速趨于穩(wěn)態(tài)，整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定（見圖5、圖6、圖7）。5總結(jié)建立了PMSM調(diào)速系統(tǒng)的控制模型，對其進行仿真實驗，達到良好的效果。說明了該控制系統(tǒng)具有較好的動態(tài)響應特性能夠?qū)崿F(xiàn)解耦控制，使PMSM達到與直流電機近似的控制效果，從而為實際應用奠定基礎。參考文獻社會主義論文魏學森，劉志強，王娜，基于空間電壓矢量脈寬調(diào)制的單位功因數(shù)整流器J電氣傳