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高效稀土永磁同步电动机双闭环仿真模型模块

编辑:南京瑞鹏科技有限公司时间:2020-03-12

  永磁同步电机双闭环仿真模型

  在MATLAB下的SIMULINK环境中,使用其间的各种模块,建立了高效稀土永磁同步电动机双闭环控制体系仿真模型。该体系是由PI控制器构成的速度环和滞环电流控制器建立的电流环共同控制的双闭环控制体系。通过给定转速与实践转速的比较发生的差错,将发生的差错信号送入PI控制器,再由PI控制器送达转速控制模块。并通过坐标变换发生的参考电流,与PMSM输出的实践电流相比较,再通过桥路逆变器发生输入PMSM的三相电压,通过坐标变换后直接输入到PMSM本体控制其运行。终究达到在使用双闭环控制体系的控制下能够完成实践转速与期望转速相一致的意图。

  依据模块化的思维,我们可以将体系的全体结构划分为以下几个首要部分:。

  PMSM本体模块

  在整个仿真过程中,电机本体模块是其间较重要的模块之一。依据公式可得到永磁同步电机的机械转速以及电子转速公式:

  则可以建立如下的电机本体模块,如图3-2所示:

  转速控制模块

  转速控制模块是由份额积分控制器依据份额积分控制原理树立的,如图3-3所示的份额积分PI控制模块。在本体模块中取的份额积分为0.5,积分增益为0.01,定子电流输出的限幅为[-5,5]。


  转矩控制模块

  本次仿真是以常量转矩控制为转速控制的方式,即当实际转速小于额外的转速时,取交轴希望电流与提供的定子电流相等,而直轴的希望电流大小为0,角=90。则

  由此可以看出转矩与电机交轴电流之间存在一定的线性关系。在仿真过程中是由程序完成的,转矩控制模块也是根据以上的原理树立的。

  坐标改换模块

  在仿真中,主要有4个坐标改换的模块:两相旋转坐标系向两相停止坐标系改换(d—q到—),两相停止的坐标系向三相坐标是改换(到abc),以及三相坐标系向两相停止坐标系改换(abc到),两相停止坐标系向两相旋转坐标改换(到d—q),同类改换的电压和电流改换式相同。

  相应的坐标改换公式如下所示:

  两相旋转坐标系向停止坐标系改换:


  电流控制模块

  关于电流控制方法而言,采用的是滞环控制。首先确认一个期望值,根据滞环的带快要在期望值的两边来确认一个规模,当实践输出电流达到滞环宽度以上的时候,就会输出高值信号,然后达到对输出电流调节的意图。

  滞环控制器的模块是根据滞环控制原理搭建的,如图3-7所示。在图3-7中首先将实践电流与期望电流进行比较后产生差错,再通过滞环控制器后产生三相电压信号。然后通过数据逻辑非运算器器材和类型变换装置产生IGBT桥路6个IGBT管的门极脉冲信号。因同一相上的桥臂的管子触发脉冲是相反的,所以只要在本来的三相脉冲信号上加上逻辑非即可构成相应的6路脉冲触发信号,控制各个IGBT管的导通以及关闭。

  在本次仿真中,滞环的宽度设为0.1当期望电流与实践电流的差错不小于滞环带的宽度时,滞环控制器即注册,输出值为1,当差错小于滞环宽度的负值时,滞环控制器即关断,输出为0。

  电压逆变器模块

  电压源逆变器如图3-8所示,依据3.1.5小结末节中我们研讨的电流控制器,它能够发生出IGBT的门极信号,并且经过这个信号来控制每个IGBT管的导通以及关断。由直流电源发生的三相电流与三相实践电流值同时作用在负载上,依据差错的巨细来发生输入到PMSM的三相电压Vabc,经过这个发生出来的三相电压来调理PMSM的实践转速也能同时调理交直轴的电流,终究达到实践值与期望值持平的目的。这个逆变桥的IGBT管是选用的IRGIB10B60KD1。为了得到相对更好的电流波形,要在IGBT桥路三相电流输出端加上一个滤波器,右边的负载电阻全取为1,直流电压为20V,左下角独立的部分是IGBT桥路中流经IGBT管的电流以及电压的测量设备,可经过它得到流经每个IGBT管的电压和电流,要想得到IGBT管上的损耗功率只需将同一个IGBT管的电压电流和电压相乘即可,要想得到在一段时间内单个IGBT管上的消耗功率的总和,可以在功率输出端放上一个积分器输出值即可得到。