永磁同步電機空間矢量控制系統(tǒng)仿真與分析

《永磁同步電機空間矢量控制系統(tǒng)仿真與分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、學兔兔www.xuetutu.com1遘．8似永磁同步電機空問矢量控制系統(tǒng)的仿真與分析SimulationandanalysisofPMSMcontrolledbySPacevectorPWM邢江勇XINGJiang．yong(南京交通職業(yè)技術學院，南京211188)摘要：近幾年永磁同步電機被廣泛應用于工業(yè)、交通、建筑和航天工程等領域，因此研究永磁同步電機的高精度控制系統(tǒng)具有重要意義。本文首先介紹了電壓空間矢量脈寬調(diào)制技術的原理及實現(xiàn)方法；接著構(gòu)造基于空間矢量控制的永磁同步電機控制數(shù)學模型；最后，在Matlab／Simulinl<軟件平臺上對數(shù)學模型進行實現(xiàn)，

2、并通過仿真實驗檢驗模型的正確性。關鍵詞：伺服系統(tǒng)；永磁同步電機；空間矢量控制；仿真實驗中圖分類號：TM341文獻標識碼：A文章編號：1009-0134(2013)11(下)-0091-03Doi：10．3969／J．issn．1009-0134．2013．11(下)．271空間矢量技術為：z，≈dg／／。式中=e，、l，是磁鏈永磁同步電機以永磁體提供勵磁，使電動、l，的幅值，(1)，為旋轉(zhuǎn)角速度。故上式可寫成：機結(jié)構(gòu)較為簡單，提高了電動機運行的可靠：：(1)“(1)性；又因無需勵磁電流，沒有勵磁損耗，提高口了電動機的效率和功率因數(shù)。正弦波脈寬調(diào)制從公式(1)中

3、可以看出固定時，u的方向技術(SPWM)以控制輸出電壓波形接近正弦波為磁鏈圓的切線方向，其值正比于供電電壓頻理想波形為目標，獲得盡可能大的電壓基波分率。因此，u的旋轉(zhuǎn)方向始終與、I，的旋轉(zhuǎn)方向相量，從而抑制高次諧波。電流滯環(huán)跟蹤控制技同，且移動軌跡相同。因此，利用相對簡單的電術(CHBPWM)是電流源型輸出，給電機三相定壓空間矢量的運動軌跡研究替代繁瑣的電動機旋子繞組通入三相正弦交流電，從而獲得更出色轉(zhuǎn)磁場軌跡研究。的控制性能。然而，要使交流電機輸出穩(wěn)定的三相全橋逆變器中，假設U為直流母線電電磁轉(zhuǎn)矩，必須在空間上構(gòu)建圓形旋轉(zhuǎn)磁場。壓，每相橋臂都有一對功率開關器

4、件控制，通過“磁鏈跟蹤控制”又稱“電壓空間矢量脈寬調(diào)制改變開關導通模式產(chǎn)生不同的空間電壓矢量。假(SVPWM)控制”，把電機和逆變器看作一整設a、b、c代表逆變器橋臂的開關狀態(tài)。若a--1代體，以追蹤圓形旋轉(zhuǎn)磁場為目標，進而控制開關表第一組的上橋?qū)?，下橋關斷；a=O代表下橋?qū)骷ぷ鳡顟B(tài)。其中，磁鏈軌跡可通過交替使用通，上橋關斷。同理可表示另兩組橋臂的開關狀不同的電壓空間矢量合成得到。態(tài)。經(jīng)排列組合，可生成000、001、010、0l1、當交流電機由三相平衡正弦交流電壓供電100、101、110、111／k種狀態(tài)。其中000狀態(tài)代表時，電動機定子磁鏈幅值恒定

5、，其空間矢量勻速下橋臂全部導通，111狀態(tài)代表上橋臂全部導通，旋轉(zhuǎn)，磁鏈矢量頂端的運動軌跡呈現(xiàn)圓形。例這兩種模式狀態(tài)稱為零狀態(tài)。對于三相定子繞組如，給三相定子繞組A、B、C通入相位互差120。為星型連接的永磁同步電機，其相電壓矢量與橋的交流電壓UuU，當電源頻率恒定時，合成臂導通狀態(tài)關系為：空間矢量U以電角頻率【0，作勻速旋轉(zhuǎn)，此時『]】『2_lIUl++Z／C。同理，可定義定子電流為i、lJ=÷12—1IIbIl(2)定子繞組電阻為R。和磁鏈為、I，，則定子電壓方程一1—12J式為U=R+／。由于電機轉(zhuǎn)速較高，將八組開關狀態(tài)代入式(2)，得到八個基本定子電阻

6、壓降可忽略不計，故US與、l，的近似關系電壓矢量。但基本電壓矢量數(shù)量有限，無法輸出收稿日期：2013-09-12作者簡介：邢江勇(1957一)，男，南京人，副教授，本科，研究方向為應用電子技術。第35卷第11期2013—11(下)[911學兔兔www.xuetutu.com務l匐似角度連續(xù)變化的電壓矢量。只有通過控制各基本=空間電壓矢量的作用時間來等效合成平滑旋轉(zhuǎn)的矢量。V為合成電壓矢量，T為V的作用時間，T=+(6)和T分別為V和V的作用時間。若V落在V與V區(qū)=+間內(nèi)，可由“伏秒平衡原理”線性合成為】：表2所示為不同區(qū)間內(nèi)逆變器導通時間T。、{v=v4<+L

7、v63Tcm2、T。3。I=r4++To表2TcTc、Tc。取值表在每個T作用時間內(nèi)均插入零矢量，作用時間扇區(qū)號123456Tn，用于改變電機角頻率。TcITbTTTTTbTcm2TT。TbTbTT2構(gòu)造仿真模型Tcm3TTTbT根據(jù)空間矢量脈寬調(diào)制原理，用Matlab／Simulink軟件構(gòu)造仿真模型口。其具體步驟如下：注意：用零“矢量插入法”減少半導器件開1)判斷電壓矢量所在區(qū)間關頻率，并使磁鏈矢量盡可能勻速旋轉(zhuǎn)。以第3扇設中間變量為A、B、C，并把V映射到一B坐區(qū)為例，每個T內(nèi)分成多段非零矢量作用時間和零矢量作用時間。其中，V與V的作用時間各被分標系，在

8、Oc軸與B軸的分量分別為與。若為2段，