永磁同步電機(jī)雙閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)仿真實驗指導(dǎo)書剖析

1、學(xué)資學(xué)習(xí)網(wǎng)題目1:永磁同步電機(jī)雙閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)仿真實驗?zāi)康募由罾斫庥来磐诫姍C(jī)矢量控制系統(tǒng)的工作原理1.掌握永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)仿真分析方法2.實驗要求:學(xué)資學(xué)習(xí)網(wǎng)學(xué)資學(xué)習(xí)網(wǎng)1. 永磁同步電機(jī)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)建模2. 電流控制器設(shè)計3. 電流環(huán)動態(tài)跟隨性能仿真實驗4. 轉(zhuǎn)速控制器設(shè)計5. 轉(zhuǎn)速環(huán)抗負(fù)載擾動性能仿真實驗6. 給出仿真實驗結(jié)果與理論分析結(jié)果的對比及結(jié)論三.預(yù)習(xí)內(nèi)容注：以下所有找不到的器件均可以通過搜索框搜索Simulink 的啟動 在 MATLAB中鍵入 >>Simulink,進(jìn)入 Simulink library, 2014 版本 的可直接點擊 MATLAB界面上的S

2、imulink library，在Simulink界面上選擇 File->New->Mode。如圖 1 所示：M-a L切Bk -J圖1 Simulink界面拖入空白文件作為轉(zhuǎn)速）階躍函數(shù)step（將source一級標(biāo)題下點擊Simulink在. 給定，也可用兩個ramp函數(shù)相減，使轉(zhuǎn)速緩慢達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)速，如圖2：Siraulri.Smeary ubkccmiC&r：nu3U5Diszontr uriinDis-zmteLew md&t cportnort Lflobuc TablesMat DpsrdtiDrs Mci4elrlfc：H>C«n 州H

3、e卜齣臨i山血1»Pk冒 S Sufcsyv&rwsigrui RtfruangEfrdi jew wr rtc Nzi«理C-hlrp Si gnalC odeCSenear FpsRjrni1Ck?L np Li rp. ie-ffD 祁 IjM CJodii EnLHrsrztzi:1LarjliltStwreraSxfM1/屮屮 mLJLi衛(wèi).flv."-.BD-P D DDBbn pUwr-terhed Fh notion AQdflifr-inMflir &巳it于目上zksci CcuFruniEiTiDr Systefn k C*l

4、pjte Ylwen svsbEvn Cd<tdI Syslen Tocibojc D3P S剛訂歡恤監(jiān) jNA&qbQncfi TkEisxfuzzy LdpcTtaltsea%Qi 整 RodcwtHDL96* 皿Wil偏i rwjfl ± wtteri Trrib3M jnsrnirvr,' Cnr-nr TootnxHodul 曲瑰牯臼 Central Ts NsjibI Ne!wnrl Tc Jbc. OPC TucilbcjcR-t-e-iiTiQ 斑 CLir3E. latere-.gHE777TRardcm NjntwR*C 3tl 13 G-e

5、cufns.£ B jdlclwr5 ii a 卄 3.UTFbf R.j n-F-pesrtiTa &scusnaE. Gajr圖2轉(zhuǎn)速給定在Simulink 級標(biāo)題下點擊 Ports & Subsystems選擇Subsystem放入空白文件并 雙擊，刪除In1和Outl的連線，如圖3：j-CgflwnUwdContnuo 血皿fiwi鬥lDfl«： 0陽 M 了網(wǎng)"5 ：LtPUipHaiti Cprnicins HwMUenlEKidnMoM-sVd« Mil曲Signmir-ihiitiSignal Rcjing 船nSL s-

6、Zeft-cdi F uncSicns ddr>3“A> Um A zatrdfi £<HM.|WS!-艇EkMlCumiir ziiE" s 勻54 Is Conwlw VMm SyWAl* CpnnH $科1阿坯1»<| SPyfltamTlMlt ?K >BlB AoepjHJtBn "RKHhCDC 電剜rFunyL屮 TW4 jauw- 3tacts4t二figpuH b ta 呂一時mEbUBd uhvin4«ftiFunobCin-GalIfdirFa* Ebex-.-圖3子函數(shù)模塊選擇 Simuli

7、nk>Continuous下的 integrator、Simulink>discontinuous下的 Saturation、 Simulink>math operation下的gain和Add，連好線后保存并返回，作為PI調(diào)節(jié)器, 其中saturation可設(shè)置上下限為100和-100，如圖4：圖4 PI子函數(shù)模塊設(shè)置此PI調(diào)節(jié)器輸出結(jié)果作為lq的電流給定，同樣方法得到一個 PI調(diào)節(jié)器，輸出結(jié) 果作為電壓給定，并設(shè)置 saturation上下限為380和-380，Simulink下math operation選擇sum雙擊并修改第二個“ +”為“-”，如圖5:圖5轉(zhuǎn)速和電流

8、反饋 PI調(diào)節(jié)選擇Simulink>Ports & Subsystem下的Subsystem拖入并雙擊進(jìn)入子系統(tǒng)，并添 加2個In1和1個Out1如圖6：百:Sim u I ink Library BrowserFile Edit View HelpEnter search termLibrariesLibrary: Simulink/Ports & SubsystemsSimulinkCommoly Used Slocks Contmuous DtscjontinurtiesDe-cr-eteLogic and Bit OperationsLookup TablesM啟

9、th Op&rationsModel VeirHIcatlon ModekWkle UtilitiesSigmalAttrtoijLesSignal RoutingSinks Sources User-Defined Functions Addfional Math & Discrete Aero&pace BlosetCommunitations SystemT( 亡ompiiter Visiqh System Ti Control System ToDlbox DSP S-stem Toolbox ata Acquisition Toolbox Embedded C

10、enter Fuzzy Logic->albox Gauges EFlocKetHDL CoderHDL VerifierImage Acquisition Ttoobox hstrumEnl tantrol Toolbox f.'odsl Predictive ControlTdNeural Network ToolboxPC Too IboxReaUTime Windows-largel 刁rrrShowing. Smnu in sports &. SubsystemsFumion-C-Bll F#tdbicfc LatchFundi on-Cill SplitTri

11、ggerSearch Results: '.nont 0EnablesFor It* to* Sutnyst*miFuncSiion-CBllGftHBfltWFunction-C»ll SubiyiterriiCodeRebseSu b-EnablMl and Trigg«fii-ai Sub.Or-LIf Adi onSubiys.t*riii圖6接口模塊Simulink>math operation 下選擇 Trigonometric Function、Product、Subtract、Add 加入文件，設(shè)置好后保存并退出，作為逆 Park變換，如圖7：

12、圖7反Park變換再生成一個PI調(diào)節(jié)器，作為d軸電流調(diào)節(jié)器，Simulink>source中選擇constant 并設(shè)置為0,如圖8:0 '_InlOutlP曠U那壇>W一 4Ini Dytlw n 1Fl3T u囲*圖8靜止坐標(biāo)系電壓生svpwm模塊建立過程過于復(fù)雜，可參考文獻(xiàn)12，只列出總體框圖如圖9和圖 10,其中Ts為開關(guān)周期，Udc為直流母線電壓。學(xué)資學(xué)習(xí)網(wǎng)圖9 SVPWM生成結(jié)構(gòu)Si&p1SVPWM學(xué)資學(xué)習(xí)網(wǎng)學(xué)資學(xué)習(xí)網(wǎng)圖10 SVPWM生成模塊三相橋模塊：早期版本 MATLAB選擇 SimPowerSystems>specializedTechno

13、logy>Power Electronics文件下的 Universal Bridge （ATTENTION 這一步不 在 Simulink 級標(biāo)題下，往下尋找），2014 版本在 Simscape> SimPowerSystems>Enter searcti term找不到可以在搜索框中 Tech no logy>Power Electro nics,輸入對應(yīng)器件名稱搜索。直流母線電壓源： SimPowerSystems>specialized Tech nology>Electrical sources 選擇DC voltage source電壓設(shè)置為5

14、30V，如圖11:圖11三相橋模塊添加 PM 電機(jī)模塊：SimPowerSystems>specialized Technology>Machine選擇 Perma nent Mag net Synchron ous Motor,在添加Step信號作為轉(zhuǎn)矩輸入，暫時設(shè)置 為0,如圖12：口 j圖12 PMSM電機(jī)模塊設(shè)置選擇 Simulink>Signal routing下的 Bus select。，PMSM 上的 m 連接到 Bus selector上的輸入端，雙擊 Bus selector,選擇 Signals in the bus下的項，點擊中 間的select，可以全

15、部添加。如圖13：B-JAJ4-le£tElLrvri ILto-ve- 血6£門0鼻恤al*This bWck 航禺Ml； a. biif sb ufljut *t ick cari bs ©h戢弓(1 frcs ：Bui CrflaXij, Bue Slec that drfittw its sot put uanrij n bias Bbj/E m Irft lis+bifrthe ?i ptnl > in thtFie 5el5Ct butt ar. t c serlflrt the cut cut siinalrL Ehe- ri：ght list

16、'box sEmjvz the Eelertic Drr*t a tfridtE 1o roidpc tbfIcTie CKs 吧 b ' Chit put aa- twitfntrt,pul aflghtlPrntw s7：=/ ：.：！：_1 5raT.0fc Cijarreirt(A1St st or currfirtt u.c (a) St EtE cucrczit z.j_5 (£1 Stritair awriHft nd fl) St StOE TOlt e 節(jié)手一匚 d Skater mlt ice li_d(TJ HkI I flff art sifl

17、jr ! h_ a Halt, eirtiert Mjml h_bE sleet it i scn JstartoE- tuzTenrt zs_a (AJEtIX gUAleat 1O (£1 St a* dr cutTent i blc iiErtar rieed 'jti (rad/ s)9T 迥"CesI)ElrrtCv»nvii« tccjut T 悄呵】圖13輸出參數(shù)設(shè)置輸Bus selector將，3雙擊將數(shù)字改為 Mux,下的Simulink>Signal routing選擇 出端的A BC相電流連接到Mux的輸入端，如圖，并

18、選擇simulink>Sink添加示波 器Scope觀測電流，如果需要查看波形的 FFT,雙擊scope>parameters>history,去 掉 limit data point to last 并勾選 save data to workspace如ffl 14:圖14電流解耦Clark變換：simulink>Ports & Subsystems選擇 Subsystem 雙擊進(jìn)入 添加 Mux 和 DeMux，user-defined Functions選擇Fen,其中Iabc為三相電流，設(shè)置如圖15：圖15 Clark變換參數(shù)設(shè)置Park變換：Clark

19、變換的輸出la、lb和電機(jī)的theta角作為park變換的輸入， 所 示：16設(shè)置如圖Function模塊，其中 Mux需要添加.furctcr BRzk :3j-srFe：Bra, -crJJiawrri如州u*閃心山遲Far jstcTtrsEdpiesiiantuLI *jj<3)nj'；3 *uCll3ft r itthBr i 1 vid 113抑5聖心)<1("嘔口叩代I-pntral rxprrm.ncT blr r>i Vst u th*? LrtpiX 1 idi L« FrdiG.CDlah jp , » J y.，

20、r.q9 lbCE>lj?Ti?r 11 ?Tpi33EJin Z'ltKiJ-. s? "WIU Vai I dbl4 Pi IT亡.Etanpi&i Fir nCl 吃阿i；山亍-ti .') J> i圖16 park變換參數(shù)設(shè)置雙擊點擊模型，點擊parameter選項，根據(jù)設(shè)置的電機(jī)極對數(shù)選擇對電機(jī)轉(zhuǎn)子輸出 的機(jī)械角度乘以極對數(shù)得到電角度，如圖17紅色圈所示.電機(jī)為感性負(fù)載，Clark電 流變換的角度有90°相位差,所以需要減去90度.Simscape>SimpowerSystem>specialized Tech nolo選擇 powergui 添加至 U仿真圖中, 最終仿真圖如圖17所示：圖17總體框圖仿真參數(shù)設(shè)置 Simulat