無刷直流電機控制模型的研究

無刷直流電機控制模型的研究

1和直流電動機現(xiàn)代社會電子技術(shù)發(fā)展迅速，大型問題廣泛應(yīng)用。它結(jié)合了新型永維無刷電子顯微電話引導(dǎo)機和直流電動機的特點。無刷直流電動機的特點在于電子開關(guān)線路和位置傳感器分別代替了電刷和換向器,其轉(zhuǎn)速不再受機械換向的限制。(3)假設(shè)外加電源為理想的直流恒壓電源。1.1轉(zhuǎn)子5ue、w、n根據(jù)無刷直流電機的等效電路圖,可以得到無刷直流電機的電壓方程為:式中:Ua、Ub、Uc分別為定子繞組的端電壓;Ra、Rb、Rc分別為定子繞組的等效電阻值,Ia、Ib、Ic分別為流經(jīng)定子繞組的電流值;L為定子繞組的電感;M為兩兩定子繞組的互感;Ea、Eb、Ec分別為三相定子繞組的感應(yīng)電動勢;Un為中性點電壓。所以,聯(lián)立1、2兩式可得:1.2電機運動方程式中:Tm為電磁轉(zhuǎn)矩;Tl為負載轉(zhuǎn)矩;J慣性矩;Bω為無刷直流電機的阻尼系數(shù)。2random的建模和模擬無刷直流電機的MATLAB仿真框圖,如圖2所示。2.1機械運動部通過機械運動方程,利用matlab仿真建立模塊,如圖3所示。2.2bldm的主模塊由公式(3)可得BLDCM的本體模塊:其仿真模型如圖4所示。2.3反電動勢模塊在建模過程中,求取反電動勢是一項比較困難的工作,常用的方法有:分段線性法、有限元法和傅里葉變換法。分段線性法是將一個360°的運行周期分為6個階段,每一個階段為60°,根據(jù)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置兩個信號,確定電機所處的運行狀態(tài),并可以用直線方程來表示,通過直線方程即可求得反電動勢波形,此種方法能夠較好的滿足建模仿真的設(shè)計要求。編寫反電動勢模塊主要是利用S函數(shù)中的mdloutputs函數(shù),其格式如下:functionsys=mdloutputs(t,x,u)。S函數(shù)中默認(rèn)的3個輸入?yún)?shù)為t、x、u,它們的次序不能變動,代表的意義分別為:t:代表當(dāng)前的仿真時間,這個輸入?yún)?shù)通常用于決定下一個采樣時刻,或者在多采樣速率系統(tǒng)中,用來區(qū)分不同的采樣時刻點,并據(jù)此進行不同的處理。x:表示狀態(tài)向量,這個參數(shù)是必須的,甚至在系統(tǒng)中不存在狀態(tài)時也是如此。u:表示輸入向量。2.4補償電流控制信號電流滯環(huán)控制模塊的作用是實現(xiàn)滯環(huán)電流的控制,輸入為三相參考電流和三相實際電流,輸出為逆變器控制信號。選擇適當(dāng)?shù)臏h(huán)環(huán)寬,可使實際電流不斷跟蹤參考電流的波形,實現(xiàn)電流的閉環(huán)控制。當(dāng)實際電流低于參考電流且偏差大于滯環(huán)比較器的環(huán)寬時,對應(yīng)正向?qū)?負向關(guān)斷;當(dāng)實際電流超過參考電流且偏差大于滯環(huán)比較器的環(huán)寬時,對應(yīng)相正向關(guān)斷,負向?qū)ㄈ鐖D5所示。2.5速度控制模塊速度控制模塊為單輸入單輸出的模塊,其輸入為參考轉(zhuǎn)速和實際轉(zhuǎn)速的差值,輸出為三相參考電流的幅值如圖6所示。2.6流滯環(huán)控制模塊給出電流幅值信號Is和位置信號確定三相參考電流是參考電流模塊的作用。三相參考電流直接輸入電流滯環(huán)控制模塊,作為輸入。此模塊通過S函數(shù)編程實現(xiàn),其編程方法與反電動勢模塊相似。電壓逆變模塊的輸入為位置信號和逆變控制信號,輸出為三相端電壓。該模塊可根據(jù)位置信號判斷電機所處的運行階段,給出相應(yīng)的三相端電壓信號。轉(zhuǎn)子位置和三相參考電流、端電壓之間都存在一一的對應(yīng)關(guān)系。3模擬模型BLDCM仿真結(jié)果如圖7所示。4轉(zhuǎn)子相變換自感與互感的差動慣量lm仿真中,無刷直流電機的參數(shù)設(shè)置為:額定轉(zhuǎn)速Ne=2500r/m,定子相繞組電阻R=2.375Ω,定子相繞組自感與互感的差為LA-LM=0.0067H,轉(zhuǎn)動慣量J=0.0085kg·m2,在0.1s突加負載,其仿真圖形如圖8和圖9所示。5直流系統(tǒng)的控制及仿真本文在MATLAB仿真環(huán)境下,建立無刷直流電機模型,其模擬速度較快,具有一定的實際應(yīng)用價值,為以后的無刷直流電機的控制及其建模仿真提供一定的思路。為了方便進行相關(guān)的分析,分別做如下假設(shè):(1)假設(shè)磁路不飽和,忽略磁滯