永磁同步电机双闭环矢量控制系统仿真实验指导书

1、题目1永磁同步电机双闭环矢量控制系统仿真.实验目的1. 加深理解永磁同步电机矢量控制系统的工作原理2. 掌握永磁同步电机驱动系统仿真分析方法实验要求：1. 永磁同步电机双闭环控制系统建模2. 电流控制器设计3. 电流环动态跟随性能仿真实验4. 转速控制器设计5. 转速环抗负载扰动性能仿真实验6. 给出仿真实验结果与理论分析结果的对比及结论三.预习内容注：以下所有找不到的器件均可以通过搜索框搜索Simulink 的启动 在 MATLAB中键入 >>Simulink,进入 Simulink library, 2014 版本的可直接点击 MATLAB界面上的 Simulink libra

2、ry，在Simulink界面上选择File->New->Model。如图 1 所示:*削伽afeltCEKiruuE血dey 臥 1SMffifcRiMlKUlB"eiT IS也卩叩 D旳im SmuUtiDfl'Tb虫w"翦 £orie BmK ydp吗-(fi瓷眷厨"r- iD. 0HkmI!o -昌“luri ki il-i-dCHEIVlflLdjc aij DI UpmlKra LarinF Tittaal-Ut OprtKiiItxMLwiicriEiUMhzJE SitiKil"SiilHEvInf!=13Se

3、iieiiiddiEKaltMk ACbuvIa hMi>541Ciww vb Sp»e*iCBPBynwTMtoi-T¥im>ErwMMCttfefFyxiy Li|<TMb«"HDLCodHDLrtftferTh!H"LmEE BiUtup-»GihmCa»uLw*uc Tat*aRi»ll£* n=s.hFaA43dA>M Hari f C-oniRe舟LMI.ctM-S图1 Simulink界面在Simulink 级标题下点击source将step（阶跃函数）拖入空白文件作

4、为转速纟合定，也可用两个ramp函数相减，使转速缓慢达到预定转速，如图 2:曲 - ChwuksHk IFtnilHMCHExrrirLitBaLjO#E ttX! Bl GpefMM>ti I rr*i<i UMa LUt* SpmtcuHOW MW LUL«5Pata. L Suxiji-ilmfiTuTdillM Cmnrri圄 BBS彳闻SnufcikCoMihuM(HKfWiq岩 ind 9t Qpdrifiau Jj»taip Tables 甘沁 Optifiimu VlEdel 讷enncjhanSqnalATrtMJtei SqnalRwtrg

5、Sfikt £dur«B llMDernftd unclRnsP AdMniJ W|f% 4 DBCTfft! 二亡允出凹亡世BlacksEfi 囤 S»VZ询.舟Ti| |%i CwnwlarSjrrtefn Ti国 Control SyslmDSP 5ys1bmlMiKHI%l Dltd AcqiJtatiMi IbdbCiK 恂 EHiWOHi OHler | Fuzzy Ldpc IbtfbHK& Gaupn Bboisct!%( H口L LodtfCmlifunislH &jbfywim丄.* J曰补斓 II Eki bvjola m十朗

6、、lFor £-Bdi SUhjflTILJJHModal VteianhSutwumEn&blaEbltdTramsd SubJcLtTL 于皿IIFMdbAde LAL?ew h»raiD«FundmiiFundian-CBU irAdlonSiAdrmi乂 1 ) Xi| 巳川jih I ST.hldMw 4 heie畐 SMf強 P3W 划 CimMTkxn lueriTi L Ccriiai Vbeh Synri 1 Q C*t<計屉仲巾4 习C护即NeTwiMM % Uata nudKn k*uErA«d4»d Ebd

7、wU FUZZ>LW<TM4M划Nj HU-匚如r Q HXWfflrtfr划 mu簟心如hue ii»«o Nj kTrinrwr Zo-rirri *&«fcc3L U MW«Pr*d<fcw| CHUnlU 宜 htirTM iHHW.'ibOW- 乩 nft fwbm图2转速给定在Simulink 级标题下点击 Ports & Subsystems选择Subsystem放入空白文 件并双击，删除Ini和Outl的连线，如图3：图3子函数模块选择 Simulink>Continuous 下的 inte

8、grator、 Simulink>discontinuous 下的 Saturation、Simulink>math operation 下的 gain和 Add，连好线后保存并返回，作 为PI调节器，其中saturation可设置上下限为100和-100，如图4：竝itlMW 邑FTrIn1图4 PI子函数模块设置此PI调节器输出结果作为lq的电流给定，同样方法得到一个 PI调节器，输 出结果作为电压给定，并设置 saturation上下限为380和-380, Simulink下math operation选择sum双击并修改第二个“ +”为“-”，如图5:图5转速和电流反馈PI

9、调节选择Simulink>Ports & Subsystem下的Subsystem拖入并双击进入子系统, 并添加2个In1和1个Out1如图6：SiiViulirtfc LibrJary 日h凸wrSv1File Edrt Vie HelpLorane* b-£ 围 SmrvM.CiYinvMiiy UMid 日於*> CvnnuomDtoGDFTtH1UNk!3- DhicrefieLOf «rfld B4 GfMfiflkmife Lqd*ur Tb&I0« Mnlth Cp«niftk?n3- hflodel Verdi

10、 cjr&OHSqnBi Altn&Lrtes RoutingScfUrcWUssr-De rmed Fundh?r*s- Add&k>r¥Dl Marttt 出 Diserele AerswpBce Btocket CommuiicuianA仝严比阳卫 Empiric* ViBKin SyrlBm m CorMn3>l Sfetcm Too box DSP $yBln<ni TswIIwk D-ata Aoquation ToDtoosi E mb<d<H9<9 C?<MrFuzzy Lo|pc Toolbox Qa

11、ug* Bldekfe«i HDL CoOorHDL Veririer tann-gw A<MU«SJ<VHn 岛曲利华 I<ia1runie-nt CantrDlIbotxix Modal pTHdidnr-a £閃hriTti MMsurai Hetwarfc tcmjNkpk ORCReakTrnaErgwlLtjr-nry: imulinMPcils- -5 Sutos-yrl-emB-FvRinl4nC«ll F-w-dhMC± L.tdirunation-CallTrPEnnblsd bficI Su«.

12、Far tlwwiu5ub«o*rnFunCli&n-C*| QxihwIuFunQcrnflirAdMH-iSutMiBrnOirf1*SuiHVMrnEtXBiTTIfllVIBw>ijah Cam Ao 1lan SubVpWiBmT reggarKiR«*uju. in日肚Cod* 口.u*w匸 Hb- :VyXlBiEEnabliBSh0Wha Smjlwi町Ports, &图6接口模块Simuli nk>math operati on 下选择 Trigo no metric Function、Product、Subtract、Add加

13、入文件，设置好后保存并退出，作为逆Park变换，如图7：图7反Park变换再生成一个PI调节器，作为d轴电流调节器，Simulink>source中选择constant 并设置为0,如图8:图8静止坐标系电压生svpwm模块建立过程过于复杂，可参考文献12，只列出总体框图如图9和图 10,其中Ts为开关周期，Udc为直流母线电压。图9 SVPWM生成结构图10 SVPWM生成模块三相桥模块：早期版本 MATLAB选择 SimPowerSystems>specializedTechnology>Power Electronics文件下的 Universal Bridge （AT

14、TENTION 这一步不 在 Simulink 级标题下，往下寻找），2014 版本在 Simscape> SimPowerSystems> 输入对应器件名称搜索。Techno logy>Power Electro nics找不到可以在搜索框中Enter search:erm直流母线电压源： SimPowerSystems>specialized Tech no logy>Electrical sources 选择DC voltage source电压设置为530V,如图11:5沙图11三相桥模块添加 PM 电机模块：SimPowerSystems>spec

15、ialized Technology>Machine选择 Perma nent Mag net Synchron ous Motor,在添加Step信号作为转矩输入，暂时设置 为0,如图12：SyndTcrsui kluhina：图12 PMSM电机模块设置选择 Simulink>Signal routing下的 Bus selecto， PMSM 上的 m 连接到 Bus selector上的输入端，双击 Bus selector,选择 Signals in the bus下的项，点击中 间的select，可以全部添加。如图13：Funchon PK-STterj： Bus We

16、ctoru/Pi图13输出参数设置选择 Simulink>Signal routing下的 Mux,双击将数字改为 3，将 Bus selector®出端的A BC相电流连接到Mux的输入端，如图，并选择simulink>Sink添加示波 器Scope观测电流,如果需要查看波形的 FFT,双击scope>parameters>history,去 掉 limit data point to last 并勾选 save data to workspace如ffl 14:图14电流解耦Clark变换：simulink>Ports & Subsystem

17、s选择 Subsystem,双击进入 添加 Mux和DeMux，user-defined Functions选择Fen,其中Iabc为三相电流，设置如 图15：4占 wennew/Subabcalfii=回SEL回EFile Edit View Display Diagram Simulation Analysis Code% Functiori Block Parameters： FcrtFenGenet al express ioifkUaethe input variablensuneEm:aap": sLti(u(l) + 豊叩(2.3+(-u(2)1)Paraneiters

18、Ezpression:EQEt (2/3J*Cu( D-0.6*u(2)-0.B*u(3)Sajiple time (-1 for inherited) t-1|*ih,¥C-n_itPrd>-*KZjktOK. CaM 白 1HelpApplyFurKtian Block Parameters: Fcnl图15 Clark变换参数设置Park变换：Clark变换的输出la、lb和电机的theta角作为park变换的输入, 需要添加Mux模块，其中Function设置如图16所示：图16 park变换参数设置双击点击模型，点击parameter选项，根据设置的电机极对数选择对电

19、机转子 输出的机械角度乘以极对数得到电角度，如图17红色圈所示.电机为感性负 载,Clark电流变换的角度有90°相位差,所以需要减去90度.Simscape>SimpowerSystem>specialized Tech no Io选择 powergui 添加至 U仿真图 中，最终仿真图如图17所示：图17总体框图仿真参数设置 Simulation>model configuration parameters，仿真步长可以设置为定步长或者变步长，定步长，此处设置为开关周期的一百分之一即1/600000,变步长可以设置最大步长为开关周期的百分之一，在不同步长情况下查看