基于AMESim同步電機滯環(huán)電流控制策略仿真研究_圖文

1、Value Engineering 0引言永磁同步電機PMSM 因具有體積小、轉(zhuǎn)矩大、效率高、控制簡單和維護方便等優(yōu)點,其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展,各個領(lǐng)域?qū)τ来磐诫姍C的控制要求越來越高,既要考慮成本低廉、控制算法合理,又要兼顧控制性能好、開發(fā)周期短,因此如何建立有效的仿真模型越來越受到人們的關(guān)注。1-81滯環(huán)電流控制策略PMSM 是一種基于正弦波反電動勢的永磁電動機,為了獲得平穩(wěn)的轉(zhuǎn)矩,定子電流必須是相互平衡且為轉(zhuǎn)子電角位移的正弦函數(shù)。電流滯環(huán)控制的基本思想是:將電流給定信號與檢測到的逆變器實際輸出電流信號相比較,若實際電流大于給定電流值,則通過改變逆變器的開關(guān)狀態(tài)使之減小,反

2、之增大。實際電流圍繞給定電流波形作鋸齒狀變化,并將偏差限制在一定范圍內(nèi)。具有電流滯環(huán)的a 相控制原理圖如圖1所示。2PMSM 數(shù)學(xué)模型2.1同步電機假定同步電機的假定:對稱兩電極,三相繞組;不考慮鐵芯飽和;忽略槽縫隙影響;鐵部件的導(dǎo)磁性無限;通量密度是空氣中的徑向間隙;不計鐵損失;該網(wǎng)絡(luò)是平衡的,即不應(yīng)用0軸方程;定子和轉(zhuǎn)子繞組(非永久磁鐵時可簡化為單、多充滿瀝青的線圈,位于氣隙的兩邊。2.2同步電機方程參數(shù)定義如下:r :轉(zhuǎn)速;:轉(zhuǎn)子的d-軸和定子的a-軸間隙。定子相指的是定子線圈的實際相a ,b ,cv 3s =v a v b v c T定子繞組a ,b ,c 相電壓i 3s =i a i

3、 b i c T定子繞組a ,b ,c 相電流3s =a b cT定子繞組a ,b ,c 相通量v 3r =v f v D v Q Tf ,D ,Q 轉(zhuǎn)子線圈電壓(v D ,v Q 通常為0i 3r =i f i D i Q Tf ,D ,Q 轉(zhuǎn)子線圈電流3r =f D Q T f ,D ,Q 轉(zhuǎn)子線圈通量電阻和電感矩陣的定義如下:定子阻抗矩陣R S =R a 000R b 000R c 0000000000000000轉(zhuǎn)子阻抗矩陣R r =R f 000R D 000R D 000000000000000000M=0-L sq 00-3/2姨M sQ L sd 03/2姨M sf 3/2姨M

4、 sD 000000000000000000000000000000000000000000000003仿真模型及結(jié)果應(yīng)用高級建模與仿真軟件AMESim 建立永磁同步電機模型如圖2所示。參數(shù)設(shè)置如下所示:1、3、5常數(shù)值,設(shè)為0;2、4、6常數(shù)值,設(shè)為5;7方程為:f (x ,y ,z =z*cos (y+(pi/2-x ;8方程為:f (x ,y ,z =z*cos (y+(pi/2-(2*pi/3-x ;9方程為:f (x,y,z =z*cos (y+(pi/2-(4*pi/3-x ;101112遲滯的參數(shù)設(shè)置具體為:輸入最低值為-0.5,最大值為0.5,輸出最小值0,最大值1;13開關(guān)電

5、壓常數(shù)值,設(shè)為200;14同步電機參數(shù)設(shè)置為:電極對數(shù)為4,定子阻抗4,定子電感0.025H ,磁通量0.05Wb ;15轉(zhuǎn)速傳感器參數(shù)設(shè)置為:角速度的偏移量為0rev/min ,信號輸出增益為-/30;16負(fù)載轉(zhuǎn)矩設(shè)置為:轉(zhuǎn)動慣量9.e-5kg ·m 2,粘性摩擦系數(shù)3.34e-3Nm/(rev/min ;17增益系數(shù)為4。設(shè)置好參數(shù)后,進入運行模式,仿真時間設(shè)為0.03s ,通訊間隔為3×10-5s ,仿真結(jié)果如(圖3圖7。由上述輸出圖形分析得知,滯環(huán)帶寬越窄,逆變器的開關(guān)頻率越高,轉(zhuǎn)矩容易產(chǎn)生脈動。通過研究滯環(huán)控制時電機啟動初始和穩(wěn)定后的定子電壓、轉(zhuǎn)作者簡介:顧曉春(

6、1980-,男,江蘇鹽城人,碩士研究生,研究方向為控制理論與控制工程;王永生(1980-,男,山西臨沂人,工學(xué)碩士,機電系教師,研究方向為礦山機械,機電液一體化。基于AMESim 同步電機滯環(huán)電流控制策略仿真研究Permanent Magnet Synchronous Motor Hysteresis Current Control and Its Simulation Study Based on AMESim顧曉春Gu Xiaochun ;王永生Wang Yongsheng(安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院,淮南232001;江西工業(yè)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院,萍鄉(xiāng)337055(Anhui Unive

7、rsity of Science and Technology ,Huainan 232001,China ;Jiangxi Polytechnic College ,Pingxiang 337055,China 摘要:簡單介紹了永磁同步電機(PMSM,給出了其簡化條件下的數(shù)學(xué)模型,得到PMSM 定子和轉(zhuǎn)子阻抗矩陣?；跍h(huán)電流控制策略,并應(yīng)用AMESim 建立了同步電機模型,設(shè)置參數(shù)后運行仿真,根據(jù)仿真結(jié)果,分析了滯環(huán)電流控制策略的優(yōu)點和缺點。Abstract:The permanent magnet synchronous motor is introduced simply and it

8、s mathematical model is given.The impedance matrix of stator and rotor are derived.Its simulation model has been established by using AMEsim soft based on hystereis current control,run the simulation after setting parameters properly.Its advance and shortcoming of hysteresis control scheme is analyz

9、ed by studying simulation results.關(guān)鍵詞:永磁同步電機;阻抗矩陣;滯環(huán)電流控制;AMESim Key words:permanent magnet synchronous motor ;impedance matrix ;hysteresis current control ;AMESim中圖分類號:TM3文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(201115-0037-02·37·價值工程矩和電流變化曲線可以看出,保持定子電流幅值和相位不變時,電機平均轉(zhuǎn)矩不變。另外研究三相定子電流波形圖可知,實際電流與參考電流偏差基本被限制在滯環(huán)比較器

10、帶寬內(nèi),有時也超過帶寬,由于應(yīng)用三個滯環(huán)比較器分別獨立控制三相電流,會出現(xiàn)零電壓矢量,使電機處于空轉(zhuǎn)狀態(tài),這對于高精度控制系統(tǒng)來說是不允許的。5結(jié)論通過應(yīng)用AMESim軟件建立PMSM的仿真模型分析了電流滯環(huán)控制的特點,分析了其缺點和優(yōu)點,為進一步研究電機控制策略提供了參考。參考文獻(xiàn):1Pragasen Pillay,R a m u K r i s h a n a.Modeling,Simulation,Analysis of permanent-magnet Motor Drivers,Part1:The Permanent-magnet Synchronous Motor DriverJ.

11、IEEE Transactions on industry Application,1989,IE-25(2:265-273.2周揚忠,胡育文,田蕉.永磁同步電機控制系統(tǒng)中變比例系數(shù)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器設(shè)計研究J.中國電機工程學(xué)報,2004,24(9:204-208.3紀(jì)志成,周寰,李三東.基于PSM永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的仿真建模J.系統(tǒng)仿真學(xué)報,2004(16:898-901.4劉賢興,卜言柱,胡育文,等.基于精確線性化解耦的永磁同步電機空間矢量調(diào)制系統(tǒng)J.中國電機工程學(xué)報,2007,27(30:54-59.5劉剛,李華德,楊麗娜.永磁同步電機的非線性自適應(yīng)解耦控制J.西安交通大學(xué)學(xué)報,2009,43(8:101-106.6韋篤取,羅曉曙,方錦清,等.基于微分幾何方法的永磁同步電動機的混沌運動的控制J.物理學(xué)報,2006,55(1: