使用Simulink搭建永磁同步电机空间矢量控制的方法

发布时间:2024-07-30  

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)是一种在电动汽车、工业驱动和家电等领域广泛应用的高性能电机。它具有高效率、高功率密度和良好的动态特性,得到了广泛关注和研究。


空间矢量控制(Space Vector Control,SVC)是一种用于控制PMSM的先进技术,它可以实现高精度的转矩和速度控制,并具有较低的谐波失真和高动态响应,是目前控制PMSM的主要方式之一。


电机控制是电动汽车整车控制的核心之一,也是目前发展纯电动汽车的研究热点,本文主要介绍如何使用Simulink搭建整个控制模型。大家若想深入学习电机矢量控制,可搜索相关文献,SVPWM算法在网络上可以找到很多的案例和讲解。


电机矢量控制要点模型主要分为:电机模型、空间矢量变换、空间矢量调制(SVPWM)、PI调节器。接下来,我们一起来搭建矢量控制算法模型吧。

电机模型

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采集电机的三相电流、旋转角度、角速度以及电磁转矩

空间矢量变换

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三相永磁同步电机是一个复杂系统,且具有多变量、解耦合以及非线性的特点,因此对永磁同步电机直接控制比较困难。通过坐标变换与解耦运算的方法,使得各个物理量从静止坐标系转换到同步旋转坐标系。结果可以将定子电流分解为励磁电流和转矩电流,且都为直流量。这样就可以分别对励磁电流和转矩电流进行实时控制,以达到直流电机的控制性能。

SVPWM矢量调制

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这一部分为此算法的精髓,可以细分为扇区选择、各矢量作用时间、PWM信号产生。

PI调节器

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根据偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)进行控制(简称PID控制),是控制系统中应用最广泛的一种控制规律。PI调节器构成的滞后校正可以保证稳态精度,一般调速系统的要求以动态稳定性和稳态精度为准,对快速性的要求可以差一些,所以主要采用P1调节器。

转速环控制作用:控制电机的转速,使其达到既能调速又能稳速的目的;

电流环控制作用:加快系统的动态调节过程,使得定子电流更好地接近给定的电流矢量。

整体模型

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仿真结果

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转速

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三相电流

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调制波

总结

电机的空间矢量脉宽调制(SVPWM)是一种广泛应用于交流电机控制中的高级技术。SVPWM基于对空间矢量的控制,通过合理的算法和计算过程,将输入信号转化为对电机的有效控制信号。

文章来源于:电子工程世界    原文链接
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