永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制

3 系統(tǒng)仿真
圖4．1三相永磁同步電機(jī)矢量控制仿真框圖基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的三相PMSM矢量控制系統(tǒng)仿真框圖如圖4．1所示。圖中PI模塊為速度環(huán)PI控制器，根據(jù)電機(jī)實(shí)際速度及給定速度來(lái)確定電流轉(zhuǎn)矩分量；PWM模塊采用電流滯環(huán)控制(如圖4．2)，使電機(jī)實(shí)際電流跟隨給定電流變化，具體實(shí)現(xiàn)如圖4．3；模塊dq2abc實(shí)現(xiàn)2r／3s變換，具體實(shí)現(xiàn)如圖4．4，其中函數(shù)模塊Fcn、Fcnl和Fcn2一起實(shí)現(xiàn)2r／3s變換；MMD模塊為電機(jī)測(cè)量模塊，它實(shí)時(shí)測(cè)量電機(jī)的速度、電流、轉(zhuǎn)子位置等信號(hào)：PMSM模塊為MATLAB提供了永磁同步電機(jī)模型，它的具體實(shí)現(xiàn)如圖2．1。

4 仿真圖形及結(jié)果分析

仿真中用到的電機(jī)參數(shù)如下：定子電阻為2．875Ω，定子直軸電感和交軸電感都為8．5e一3H，永磁磁極與定子繞組交鏈的磁鏈為0．175Wb，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量0．8e一3kgm2，極對(duì)數(shù)6，給定轉(zhuǎn)速為ωr=500rpm，在t=0．03s時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩由ON?m突變?yōu)?N?m，見(jiàn)圖(5．1)。
由上述仿真結(jié)果可知，普通三相永磁同步電機(jī)采用基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制方案，且速度外環(huán)采用PI控制時(shí)，速度響應(yīng)過(guò)程中有一定超調(diào)見(jiàn)圖(5．2)。當(dāng)突加負(fù)載時(shí)，速度立即下降，然后逐漸恢復(fù)穩(wěn)定見(jiàn)圖(5．3)：若在速度外環(huán)采用PID控制，即在速度外環(huán)加一個(gè)小的微分環(huán)節(jié)D并適當(dāng)降低比例放大系數(shù)P，可有效降低超調(diào)量，并且縮短電機(jī)啟動(dòng)和突加負(fù)載時(shí)電機(jī)到達(dá)穩(wěn)態(tài)的時(shí)間。交軸實(shí)際電流始終跟蹤交軸給定電流見(jiàn)圖(5．5)，且啟動(dòng)過(guò)程中和突加負(fù)載時(shí)，兩者變化幅度較大，而穩(wěn)定時(shí)兩者都基本恒定，穩(wěn)態(tài)時(shí)電磁力矩恒定見(jiàn)圖(5．4)，以便平衡外加負(fù)載；速度穩(wěn)定時(shí)三相定子電流為規(guī)整的正弦電流，且相位依次相差約120°。