基于MATLAB永磁同步电机矢量控制的仿真研究

常亮

（渤海船舶职业学院，辽宁葫芦岛 125000）

基于MATLAB永磁同步电机矢量控制的仿真研究

常亮

（渤海船舶职业学院，辽宁葫芦岛 125000）

本文通过矢量控制策略采用id=0控制方案快速准确地控制转矩，实现调速系统具有较高的静、动态性能。并利用了Matlab工具对永磁同步电机矢量控制系统进行了仿真研究，控制方法的正确性得到验证。

永磁同步电机 矢量控制 空间矢量脉宽调制

0 引言

随着永磁同步电动机的控制技术的不断发展，各种控制技术也在逐步成熟并且得到广泛应用。然而，在实际应用中，各种控制策略都有不同的优缺点，本文采用id=0控制策略最为简单，保持id=0可以保证用最小的电流幅值得到最大的输出转矩，只需要最小的电流就可以产生所要求的转矩，使铜耗下降提高了效率[1-2]。

1 数学模型

分析正弦波电流控制的调速永磁同步电动机最常用的方法就是d-q轴数学模型，电动机的瞬态性能和稳态性能都可用此种方法分析研究。正弦波永磁同步电动机的d-q轴数学模型的建立如图1所示[3-4]。 由图可得到电压方程、磁链方程、电磁转矩方程、机械运动方程如下：

1) 电压方程：

2 模型建立

MATLAB下的Simulink是用于仿真建模及分析动态系统的一组程序包，可使系统从软件分析到硬件设计更为便利，大大缩短了系统设计研发周期，并降低了实际硬件开发成本，利用它所提供的永磁同步电机(PMSM)模块和输出测量模块搭建id=0永磁同步电机矢量控制闭环控制系统模型如图2所示[5-6]。

3 仿真结果分析

根据所建立的永磁同步电机矢量控制的仿真模型在Matlab软件环境下运行，其中参数有：电机转动惯量J=0.0009 kg·m2、定子电阻R=2.8760 Ω、转子磁场磁通ΨPM=0.174 Wb、交直轴定子电感Ld=8.4e-3 H,Lq=8.4e-3 H、粘滞摩系数B=0.001 N.m.s、极对数P=4等。

仿真结果如图3-图9所示。

4 结论

由仿真结果看出负载转矩由5 N·m突变为10 N·m，再由10 N·m 突变为15 N·m时，定子电流的幅值逐渐增大，即定子电流与负载成正比的关系，波形符合理论分析，系统运行稳定性强，具有优质的静、动态特性。id=0的矢量控制转矩的变化主要取决于电流，这样就能实现快速准确地控制转矩。

[1] 钱昊, 赵荣祥. 永磁同步电机矢量控制系统[J]. 农机化研究, 2009,(2):90-91.

[2] 王成元. 矢量控制交流伺服驱动电动机[M]. 北京:机械工业出版社, 2010.

[3] 林立, 黄声华. 基于矢量控制的高性能异步电机速度控制器的设计[J].电子技术应用, 2010, (2):102-105.

[4] 陈伯时. 电力拖动自动控制系统[M]. 第 2 版.北京:机械工业出版社, 2010.

[5] 王晓明, 王玲. 电动机的DSP控制[M]. 北京:北京航空航天大学出版社, 2010.

[6] B IMAL K BOSE. Modern power electronics and AC drives [M ]. Pearson Education, 2001.

Simulation on Vector Control for Permanent Magnet Synchronous Motor Based on Matlab

Chang Liang
(Bohai Shipbuilding Vocational College, Huludao 125000, Liaoning, China)

In this paper, the vector control strategy based on id=0 control scheme of fast and accurate control of torque with high dynamic performance to achieve speed control system is studied. By using Matlab/simulink tools, the vector control system for the permanent magnet synchronous motor is simulated, and the simulation results prove the validity of the proposed control method.

permanent magnet synchronous motor (PMSM); vector control ; space vector pulse width modulation（SVPWM）

TM341

A

1003-4862（2014）03-0050-03

2013-06-13

常亮(1977-)，男，讲师，研究方向：船舶电气工程。