最近在建立永磁同步电机的非线性控制模型,就是基于simulink模型库将电机模型替换成考虑电感饱和和永磁磁链变化的非线性模型。在建立电机模型过程中发现,电机所涉及的就是四个基本公式。

Vabc→Vdq;

Vdq→Idq;

Idq→Te;

Te→θ;

以往我们在设计电机时通常在反电势设计时按经验取最大电压的一个比例系数,而采用模拟系统进行模拟后,控制系统采用空间矢量SVPWM控制,根据所模拟的转速转矩结果可以指导电机设计的反电势是否合理,电机能否达到设计指标要求的最高转速或额定转速。

本例为Id=0控制方式。

(1) Vabc→Vdq

第一个公式就是将三相交流电压变换为两相静止的dq轴电压。

simulink实现

(2)Vdq→Idq;

由上式得到的Vdq,可以找到Idq之间的关系,并可以通过simulink中的公式得到Idq。

simulink实现

(3)Idq→Te

由上式中的Idq得到电机的电磁转矩。

(4)Te→θ

simulink实现

以上四个公式就是将电机的非线性问题进行了线性化,这里没有考虑电机在大电流情况下电感将不是定值,磁链也将发生变化。

模拟结果如下:

(1)转矩与转速曲线

启动过程的电磁转矩与转速,0.2s突加负载

(2) dq轴电流

启动过程的dq轴电流

(3) 三相电流

电机启动过程的三相电流

(4) 空载转速与启动过程

启动电磁转矩与转速

本例中空载情况下电机能达到的最高转速为3500rpm。

本例电机参数如下:

R=0.9,Ld=0.0013H,Lq=0.003H,flux=0.11666,PolePairs=4,J=0.007

下一步的工作是将Ldq(Idq)的非线性电感考虑进去后修正模拟模型。

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