1 電機(jī)模型的選擇及參數(shù)設(shè)置

電機(jī)總體控制框圖如下，我們按照這個(gè)框圖來一步一步的搭建。

1.1 型號設(shè)置

永磁同步電機(jī)的英文縮寫為PMSM，全稱 Permanent Magnet Synchronous Machine。在 library 內(nèi)搜索 Permanent 即可找到它。

number of phase 電機(jī)相數(shù)

Back EMF waveform 反電動(dòng)勢波形

sinusoidal 正弦波

Rotor type 轉(zhuǎn)子類型

salient-pole 凸極

1.2 參數(shù)設(shè)置

在此仿真中沒用系統(tǒng)自帶的典型電壓模型，為了便于以后實(shí)驗(yàn)，用的是實(shí)驗(yàn)室已有電機(jī)的參數(shù)。

1.3 高級設(shè)置

注意這里的 Roto flux position when theta = 0 一定要選擇

Aligned with phase A axis 跟隨A相，因?yàn)楫?dāng)theta=0 時(shí)磁通不跟隨A相，會(huì)出現(xiàn)非常嚴(yán)重的相位錯(cuò)位，導(dǎo)致PI調(diào)節(jié)器失效。

2 變換環(huán)節(jié)的設(shè)置

2.1 3/2 變換 和 2/2變換 functions的設(shè)置

function 內(nèi)數(shù)學(xué)變換程序：

function [ia,ib] = fcn(Ia,Ib)

ia=sqrt(2/3)*sqrt(3/2)*Ia; % 3/2變換 N3/N2 = 2/3 且 ia + ib + ic = 0

ib=sqrt(2/3)*(1/sqrt(2)*Ia+sqrt(2)*Ib);

end

function [id,iq] = fcn(ia,ib,theta)

%#codegen

id=ia*cos(theta)+ib*sin(theta); % 2/2變換

iq=-ia*sin(theta)+ib*cos(theta);

end

2.2 兩相旋轉(zhuǎn)變兩相靜止部分function設(shè)置

function Uref = fcn(uq,ud,iq,id,theta)

ua_out=ud*cos(theta)-uq*sin(theta);

ub_out=ud*sin(theta)+uq*cos(theta);

Uref=[ua_out;ub_out];

end

以上三個(gè)變換的程序編寫均以永磁同步電機(jī)矢量控制（二）——坐標(biāo)變換中所寫公式編寫。

3 PI模塊的搭建

PI模塊的搭建主要來源于其傳遞函數(shù)：

3.1 具體PI 參數(shù)的計(jì)算

由電機(jī)參數(shù)

Rs = 0.415

Lq = 0.0054

Ld = 0.0045

J = 1

B = 0.0025

flux = 0.8767

P= 4

由 PI 參數(shù)整定文章內(nèi)公式計(jì)算出得

如圖所示將PI參數(shù)輸入到PI調(diào)節(jié)器中，上圖是我自己做的一個(gè)VB小程序，把計(jì)算公式寫在里面了，算是偷個(gè)懶。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4.1 空載輸出特性

轉(zhuǎn)速波形

穩(wěn)定性：系統(tǒng)無明顯的超調(diào)，在到達(dá)給定轉(zhuǎn)速后很快穩(wěn)定下來。穩(wěn)定性優(yōu)良。

準(zhǔn)確性：準(zhǔn)確跟隨速度給定。準(zhǔn)確性優(yōu)良。

快速性：由于電機(jī)較大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量達(dá)到了J=1，所以0.65s左右轉(zhuǎn)速升到800r/min,可見系統(tǒng)的快速性還是相當(dāng)不錯(cuò)的。

定子三相電流波形

三相定子電流呈現(xiàn)較好的正弦特性，在到達(dá)給定轉(zhuǎn)速后，迅速降低，到0-0.2附近波動(dòng)。

電機(jī)轉(zhuǎn)矩波形

電機(jī)轉(zhuǎn)矩波形穩(wěn)定在額定轉(zhuǎn)矩附近，在到達(dá)給定轉(zhuǎn)速后迅速降低，進(jìn)行維持穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的微調(diào)。

4.2 帶載輸出特性

4.2.1 帶20N負(fù)載輸出特性

轉(zhuǎn)速波形

基本無明顯速度降落。放大后速降在0.5很快就恢復(fù)到給定值。

三相定子電流波形

三相定子電流正弦特性完好，且在給定負(fù)載后反映迅速。

轉(zhuǎn)矩波形

轉(zhuǎn)矩波形穩(wěn)定，在到達(dá)給定后迅速降低，突加負(fù)載后迅速上升，性能優(yōu)良。

4.2.2 帶100N負(fù)載輸出特性

轉(zhuǎn)速波形

在突加負(fù)載100N后，速度有一個(gè)較小的降落后迅速的返回給定值，性能優(yōu)良。

三相定子電流波形

定子三相電流與20N負(fù)載一個(gè)明顯的區(qū)別，在突加負(fù)載后，定子電流先增大到額定電流大小，按照最大電流升速，再減小至100N轉(zhuǎn)矩所需要的電流大小，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，證明PI調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)定合理，既有良好的抗擾性能。

轉(zhuǎn)矩波形

同上，100N轉(zhuǎn)矩波形與20N轉(zhuǎn)矩波形的區(qū)別也在于，在突加負(fù)載后，轉(zhuǎn)矩先增大到最大轉(zhuǎn)矩，以最大的轉(zhuǎn)矩升速，再減小至維持給定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)矩大小。

小結(jié)：按照解小剛老師論文的闡述，以及陳伯時(shí)書籍上異步電動(dòng)機(jī)矢量控制的對照，對永磁同步電機(jī)，坐標(biāo)變換解耦以及PI參數(shù)設(shè)定，形成了整個(gè)仿真基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)效果較為良好，學(xué)到了很多永磁同步電機(jī)的知識。

編輯：hfy