永磁同步电机双闭环矢量控制系统仿真实验指导书.docx
《永磁同步电机双闭环矢量控制系统仿真实验指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《永磁同步电机双闭环矢量控制系统仿真实验指导书.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
永磁同步电机双闭环矢量控制系统仿真实验指导书
题目1永磁同步电机双闭环矢量控制系统仿真
实验目的
1.加深理解永磁同步电机矢量控制系统的工作原理
2.
掌握永磁同步电机驱动系统仿真分析方法
1.永磁同步电机双闭环控制系统建模
2.电流控制器设计
3.电流环动态跟随性能仿真实验
4.转速控制器设计
5.转速环抗负载扰动性能仿真实验
6.给出仿真实验结果与理论分析结果的对比及结论
三.预习内容
注：
以下所有找不到的器件均可以通过搜索框搜索
Simulink的启动在MATLAB^键入>>Simulink，进入Simulinklibrary,2014版本的可直接点击MATLAB^面上的Simulinklibrary，在Simulink界面上选择File->New->Model。
如图1所示：
图1Simulink界面
在Simulink—级标题下点击source将step（阶跃函数）拖入空白文件作为
转速给定，也可用两个ramp函数相减，使转速缓慢达到预定转速，如图2：
图2转速给定
在Simulink—级标题下点击Ports&Subsystems选择Subsystem放入空白文件并双击，删除In1和Out1的连线，如图3：
图3子函数模块
选择Simulink>Continuous下的integrator、Simulink>discontinuous下
的Saturation、Simulink>mathoperation下的gain和Add,连好线后保存并
返回，作为PI调节器，其中saturation可设置上下限为100和-100，如图4：
图4PI子函数模块设置
此PI调节器输出结果作为lq的电流给定，同样方法得到一个PI调节器，
输出结果作为电压给定，并设置saturation上下限为380和-380,Simulink下mathoperation选择sum双击并修改第二个“+”为“-”，如图5：
图5转速和电流反馈PI调节
选择Simulink>Ports&Subsystems下的Subsystem拖入并双击进入子系统，并添加2个In1和1个Out1如图6：
图6接口模块
Simulink>mathoperation下选择TrigonometricFunction、Product、
Subtract、Add加入文件，设置好后保存并退出，作为逆Park变换，如图7：
图7反Park变换
再生成一个PI调节器，作为d轴电流调节器，Simulink>source中选择constant并设置为0,如图8:
0
iniOutl
id
Pl"
—
Ini
"V-*
PI
PH
图8静止坐标系电压生
svpwm模块建立过程过于复杂，可参考文献[1][2]，只列出总体框图如图9和图10,其中Ts为开关周期，Udc为直流母线电压。
图9SVPWM生成结构
SVPiNKI
图10SVPWM生成模块
三相桥模块：
早期版本MATLA选择SimPowerSystems>specializedTechnology>PowerElectronics文件下的UniversalBridge（ATTENTION这
一步不在Simulink—级标题下，往下寻找），2014版本在Simscape>SimPowerSystems>Technology>PowerElectronics,找不到可以在搜索框中
■'■f八同+输入对应器件名称搜索。
直流母线电压源：
SimPowerSystems>specializedTechnology>Electricalsources选择DCvoltagesource，电压设置为530V,如图11:
图11三相桥模块
添加PM电机模块：
SimPowerSystems>specializedTechnology>Machines选择PermanentMagnetSynchronousMotor,在添加Step信号作为转矩输入，暂
时设置为0,如图12：
图12PMSM电机模块设置
选择Simulink>Signalrouting下的Busselector，PMSMt的m连接到Busselector上的输入端，双击Busselector,选择Signalsinthebus下的项，点击中间的select，可以全部添加。
如图13：
Tfoail-jck»tbiiiasuipit-dudriiaaribeccertediBusCrtsaflBusSe-lar
讣曲it#W5魅«Uki。
"*乳・Th*th*mxh
tiej-t3ec1bultoiitastLcctth£cutpLitTU±Ei/litUjnliL>£出hiuatheJt：
]jec1la
fertrib«hr«4ri*IihMlaetl«av・Ch»«h'Owtpwi.wbw«'I*eutpuii■ara^ial.
FBFBBrrtSTH
图13输出参数设置
选择Simulink>Signalrouting下的Mux,双击将数字改为3,将Bus
selector输出端的ABC相电流连接到Mux的输入端，如图，并选择simulink>Sink添加示波器Scope观测电流，如果需要查看波形的FFT,双击scope>parameters>history,去掉limitdatapointtolast并勾选savedatatoworkspace如图14:
IH-lih!
-b.-Thi：
S^raNrsuifeABJir*
图14电流解耦
Clark变换：
simulink>Ports&Subsystems选择Subsystem,双击进入添加Mux和DeMuxuser-definedFunctions选择Fen,其中Iabc为三相电流，
设置如图15：
图15Clark变换参数设置
Park变换：
Clark变换的输出Ia、lb和电机的theta角作为park变换的输入，需要添加Mux模块，其中Function设置如图16所示：
图16park变换参数设置
双击点击模型，点击parameter选项,根据设置的电机极对数选择对电机转子输出的机械角度乘以极对数得到电角度，如图17红色圈所示.电机为感性负载,Clark电流变换的角度有90°相位差,所以需要减去90度.
Simscape>SimpowerSystem>specializedTechnology选择powergui添加至U仿真图中，最终仿真图如图17所示：
图17总体框图
仿真参数设置Simulation>modelconfigurationparameters，仿真步长可以
设置为定步长或者变步长，定步长，此处设置为开关周期的一百分之一即1/600000,变步长可以设置最大步长为开关周期的百分之一，在不同步长情况下查看仿真结果：
图18仿真参数设置
女口果仿真过程中出现Dataloggingexceededavailablememory，可以在示波器parameters中的参数，limittolast选项后的勾去掉，或者修改图18中仿真步长。
若要添加转矩反馈，可以添加在电流反馈环之前。
调整转速PI参
数看看结果变化。
以上得到了最简易的电路图，反馈的转速单位为rad/s，给定转速单位若为r/min，需要在反馈的转速乘以30/pi。
线电压显示：
simpower下面找到voltagemeasurement添加三个到电路图，+端连接三
相桥的A相，“-”连接三相桥的B相，其余两个分别连接B-C，C-A。
相电压显示：
将三相桥的直流电压给定分为两个，中间接地ground,ABC相通过voltage
measurement与ground相减连接示波器即可，如图19：
四.实验报告要求：
1•对电机驱动系统的转速、电流、电压等仿真波形进行分析。
2•研究转速和电流调节器参数对驱动系统动态性能的影响。
参考文献：
[1]范心明•基于SIMULINK的SVPW仿真[J].电气传动自动化,
2009,03:
19-21+34.
[2]SVPWM的原理及法则推导和控制算法详解
・SVP
升级会员 