1、基于 SVPWM的永磁同步电机转速电流双闭环控制系统的研究 摘要：在分析永磁同步电机的数学模型和矢量控制的基础上，采用空间电压矢量脉宽调制（ SVPWM）算法，在 Simulink 环境下搭建了永磁同步电机控制系统的速度和电流双闭环仿真模型，并给出其仿真模型，仿真结果表明永磁同步电机矢量控制系统具有较好的动态响应特性和速度控制特性，仿真模型达到了预期效果。 下载 关键词： SVPWM 算法；矢量控制；建模与仿真 0 引言 随着永磁材料和控制技术的发展，永磁同步电机得到了广泛的应用。建立永磁同步电机控制系统的仿真模型，对验证各种控制算法，优化整个控制系统具有十分重要的意义。本文运用模块化的思想，
2、借助 Simulink 的仿真建模，将整个控制系统分成几个独立的模块：坐标变换模块、本体模块、SVPWM 矢量调制模块和电压逆变模块。并对这些模块进行有机整合，搭建出控制系统的仿真模型。 1 坐标变换模块： 坐标变换模块的目的是将同步电机的定 子相电流变换到与 i1、 i2同步的旋转坐标系中。与参考输入相比较，得到的偏差作为电流调节器（ PI）的输入。 2 SVPWM 调制模块： 空间电压矢量脉宽调制技术（ SVPWM），以三相正弦波电压供电时交流电机的理想磁通轨迹为基准，用逆变器的 8 种开关模式产生的实际磁通去逼近基准磁通圆，使电机获得幅值恒定的圆形磁场（正弦磁通），从而达到较高的控制性能
3、。 SVPWM 方法通过 8 个基本空间矢量中两个相邻的有效矢量及零矢量，并根据各自作用时间不同来等效电机所需的空间电压矢量。 3 Universal Bridge（电压逆变模块）模型： 逆变器对 BLDC来说，首先是功率变换装置，也就是电子换向器，每一个桥臂上的一个功率器件相当于直流电动机的一个机械换向器，还同时兼有PWM 电流调节器功能。对逆变器的建模，采用 Simulink 的 SimPowerSystem工具箱提供的三相全桥 IGBT 模块。由于在 Matlab 中 SimPowerSystem 工具箱和 Simulink 工具箱不是随便可以相连的，中间必须加上受控电压源（或者受控电压
4、源、电压表、电流表）。逆变器根据电流控制模块所控制 PWM 信号，顺序导通 和关断，产生方波电流输出。 4 永磁电机本体模块： 该模块完成转子角速度、转子位置角和电磁转矩的计算，将 0 到无穷的角度转换成 -180 到 180 度的角。然后通过角度选择确定转角作用的有效角度。 6 仿真结果： 对搭建的基于 PMSM 控制系统模型进行仿真试验。 PMSM 电机参数设置如下： RS=2.875 ， =0.175 Wb， IGBT 的开关频率为 10 kHz。给定转速 600 r/min，电机空载启动，可以得到三相电流、转速和转矩曲线如图所示。 （ a）三相电流 （ b）转矩 7 总结： 通过仿真可
5、以看出，系统能平稳运行，在转速为 600r/min的情况下具有良好的动、静态特性，为实际的 PWSM 系统的设计和调试提供了思路。 本文在分析了永磁同步电机转子磁场定向控制的基础上，利用 Simulink工具箱建立了控制系统的仿真模型，为进一步分析同步电机 PI 双闭环系统仿真提供了有效的手段和工具。 参考文献： 【 1】 刘婷婷、谭 ?、吴刚、王书茂等，基于 SVPWM 的高转速永磁同步电机控制系统的研究，电力系统保护与控制， 2009 【 2】 殷云华、郑宾、郑浩鑫等，一种基于 Matlab 的无刷直流电机控制系统建模仿真方法，系统仿真学报， 2008 【 3】 高仕红、熊云槐等，一种精确的永磁同步电机数学模型及仿真模型的研究，湖北民族学院学报， 2008 作者简介：郝天天（ 1988-），女，黑龙江省绥化市人，长安大学 2011级控制理论与控制工程专业研究生，研究方向：异步电机效率优化。
