基于SVPWM的永磁同步電機控制系統建模與仿真

摘 要:針對永磁同步電機結構復雜、模型非線性從而導致難以控制的問題，在分析永磁同步電機數學模型和SVPWM算法的基礎上，利用Matlab/Simulink設計了一種基于SVPWM的永磁同步電機雙閉環控制系統新模型，給出各子模塊的具體設計模型。對“積分斜率法”產生三角波脈沖的方法進行了改進， 最后對整個系統進行了仿真實驗。仿真結果驗證了該模型的正確性和有效性，為實際PMSM控制系統的設計提供了參考依據。關鍵詞:矢量控制; 永磁同步電機; 雙環控制系統; 積分斜率法

中圖分類號:TN919-34文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)18-0188-04

Modeling and Simulation of PMSM Control System Based on SVPWM

DONG Sheng-ying1，2， SUN Shu-hong1

(1.Dezhou Vocational and Technical college， Dezhou 253034， China; 2.Shandong University， Jinan 250061， China)

Abstract: Since the complex configuration of PMSM with model nonlinearity and control difficulty，the mathematical model of the PMSM and the algorithm of SVPWM are analyzed， a new model of PSMS double-loop control system based on SVPWM is designed with MATLAB/Simulink， and the concrete design model of each sub-module is given. A modified method of integral-slop for producing the triangle pulse is proposed. The simulation experiments for the whole system are carried out. The effective-ness and correctness of the model are verified by the simulation results. Therefore， a useful reference and basis are offered for the actual design of PSMS control system.Keywords: vector control; PMSM; double-loop control system; method of integral-slop

0 引 言

永磁同步電動機(PMSM)采用高能永磁體為轉子，具有體積小、效率高、損耗小等優點被廣泛應用于高精度數控機床和工業機器人等控制領域，而且PMSM轉差為零的特點使其更適合于矢量控制[1]。 在此介紹了SVPWM的基本原理及算法，并在Matlab/Simulink環境下詳細介紹了SVPWM的實現方法，最后結合永磁同步電機控制系統給出了仿真實驗結果。

1 永磁同步電機的數學模型

在d，q坐標系下，永磁同步電機定子電壓數學模型為:

ud=pψd-ωrψq+Rid

式中:ud，uq分別為d，q軸的電壓分量;ψd，ψq分別為d，q軸的磁鏈;ωr為轉子旋轉的角速度;R為定子電阻;id，iq分別為d，q軸定子電流;p為電機極對數。

d，q軸定子磁鏈方程式為:

ψd=Ldid+ψf，ψq=Lqiq

式中:Ld，Lq分別為定子直軸和交軸電感;ψf為轉子永磁體磁鏈。

電磁轉矩表達式為:

M=32p(iqψd-idψq)

2 SVPWM控制算法

空間矢量脈寬調制(SVPWM)是以電機在輸入三相正弦電壓時所產生的圓形旋轉磁場為目標，通過控制逆變器的開關模式，使輸出的電壓空間矢量產生的實際磁場去逼近圓形磁場，并根據兩者的比較結果來決定逆變器的開關狀態，產生PWM波形[2]?！?br>