永磁同步电机空间矢量控制系统仿真与分析

《永磁同步电机空间矢量控制系统仿真与分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、学兔兔www.xuetutu.com1遘．8似永磁同步电机空问矢量控制系统的仿真与分析SimulationandanalysisofPMSMcontrolledbySPacevectorPWM邢江勇XINGJiang．yong(南京交通职业技术学院，南京211188)摘要：近几年永磁同步电机被广泛应用于工业、交通、建筑和航天工程等领域，因此研究永磁同步电机的高精度控制系统具有重要意义。本文首先介绍了电压空间矢量脉宽调制技术的原理及实现方法；接着构造基于空间矢量控制的永磁同步电机控制数学模型；最后，在Matlab／Simulinl<软件平台上对数学模型进行实现，

2、并通过仿真实验检验模型的正确性。关键词：伺服系统；永磁同步电机；空间矢量控制；仿真实验中图分类号：TM341文献标识码：A文章编号：1009-0134(2013)11(下)-0091-03Doi：10．3969／J．issn．1009-0134．2013．11(下)．271空间矢量技术为：z，≈dg／／。式中=e，、l，是磁链永磁同步电机以永磁体提供励磁，使电动、l，的幅值，(1)，为旋转角速度。故上式可写成：机结构较为简单，提高了电动机运行的可靠：：(1)“(1)性；又因无需励磁电流，没有励磁损耗，提高口了电动机的效率和功率因数。正弦波脉宽调制从公式(1)中

3、可以看出固定时，u的方向技术(SPWM)以控制输出电压波形接近正弦波为磁链圆的切线方向，其值正比于供电电压频理想波形为目标，获得尽可能大的电压基波分率。因此，u的旋转方向始终与、I，的旋转方向相量，从而抑制高次谐波。电流滞环跟踪控制技同，且移动轨迹相同。因此，利用相对简单的电术(CHBPWM)是电流源型输出，给电机三相定压空间矢量的运动轨迹研究替代繁琐的电动机旋子绕组通入三相正弦交流电，从而获得更出色转磁场轨迹研究。的控制性能。然而，要使交流电机输出稳定的三相全桥逆变器中，假设U为直流母线电电磁转矩，必须在空间上构建圆形旋转磁场。压，每相桥臂都有一对功率开关器

4、件控制，通过“磁链跟踪控制”又称“电压空间矢量脉宽调制改变开关导通模式产生不同的空间电压矢量。假(SVPWM)控制”，把电机和逆变器看作一整设a、b、c代表逆变器桥臂的开关状态。若a--1代体，以追踪圆形旋转磁场为目标，进而控制开关表第一组的上桥导通，下桥关断；a=O代表下桥导器件工作状态。其中，磁链轨迹可通过交替使用通，上桥关断。同理可表示另两组桥臂的开关状不同的电压空间矢量合成得到。态。经排列组合，可生成000、001、010、0l1、当交流电机由三相平衡正弦交流电压供电100、101、110、111／k种状态。其中000状态代表时，电动机定子磁链幅值恒定

5、，其空间矢量匀速下桥臂全部导通，111状态代表上桥臂全部导通，旋转，磁链矢量顶端的运动轨迹呈现圆形。例这两种模式状态称为零状态。对于三相定子绕组如，给三相定子绕组A、B、C通入相位互差120。为星型连接的永磁同步电机，其相电压矢量与桥的交流电压UuU，当电源频率恒定时，合成臂导通状态关系为：空间矢量U以电角频率【0，作匀速旋转，此时『]】『2_lIUl++Z／C。同理，可定义定子电流为i、lJ=÷12—1IIbIl(2)定子绕组电阻为R。和磁链为、I，，则定子电压方程一1—12J式为U=R+／。由于电机转速较高，将八组开关状态代入式(2)，得到八个基本定子电阻

6、压降可忽略不计，故US与、l，的近似关系电压矢量。但基本电压矢量数量有限，无法输出收稿日期：2013-09-12作者简介：邢江勇(1957一)，男，南京人，副教授，本科，研究方向为应用电子技术。第35卷第11期2013—11(下)[911学兔兔www.xuetutu.com务l匐似角度连续变化的电压矢量。只有通过控制各基本=空间电压矢量的作用时间来等效合成平滑旋转的矢量。V为合成电压矢量，T为V的作用时间，T=+(6)和T分别为V和V的作用时间。若V落在V与V区=+间内，可由“伏秒平衡原理”线性合成为】：表2所示为不同区间内逆变器导通时间T。、{v=v4<+L

7、v63Tcm2、T。3。I=r4++To表2TcTc、Tc。取值表在每个T作用时间内均插入零矢量，作用时间扇区号123456Tn，用于改变电机角频率。TcITbTTTTTbTcm2TT。TbTbTT2构造仿真模型Tcm3TTTbT根据空间矢量脉宽调制原理，用Matlab／Simulink软件构造仿真模型口。其具体步骤如下：注意：用零“矢量插入法”减少半导器件开1)判断电压矢量所在区间关频率，并使磁链矢量尽可能匀速旋转。以第3扇设中间变量为A、B、C，并把V映射到一B坐区为例，每个T内分成多段非零矢量作用时间和零矢量作用时间。其中，V与V的作用时间各被分标系，在

8、Oc轴与B轴的分量分别为与。若为2段，