基于AMESim同步电机滞环电流控制策略仿真研究_图文

1、Value Engineering 0引言永磁同步电机PMSM 因具有体积小、转矩大、效率高、控制简单和维护方便等优点,其应用领域不断扩大。随着生产技术的发展,各个领域对永磁同步电机的控制要求越来越高,既要考虑成本低廉、控制算法合理,又要兼顾控制性能好、开发周期短,因此如何建立有效的仿真模型越来越受到人们的关注。1-81滞环电流控制策略PMSM 是一种基于正弦波反电动势的永磁电动机,为了获得平稳的转矩,定子电流必须是相互平衡且为转子电角位移的正弦函数。电流滞环控制的基本思想是:将电流给定信号与检测到的逆变器实际输出电流信号相比较,若实际电流大于给定电流值,则通过改变逆变器的开关状态使之减小,反

2、之增大。实际电流围绕给定电流波形作锯齿状变化,并将偏差限制在一定范围内。具有电流滞环的a 相控制原理图如图1所示。2PMSM 数学模型2.1同步电机假定同步电机的假定:对称两电极,三相绕组;不考虑铁芯饱和;忽略槽缝隙影响;铁部件的导磁性无限;通量密度是空气中的径向间隙;不计铁损失;该网络是平衡的,即不应用0轴方程;定子和转子绕组(非永久磁铁时可简化为单、多充满沥青的线圈,位于气隙的两边。2.2同步电机方程参数定义如下:r :转速;:转子的d-轴和定子的a-轴间隙。定子相指的是定子线圈的实际相a ,b ,cv 3s =v a v b v c T定子绕组a ,b ,c 相电压i 3s =i a i

3、 b i c T定子绕组a ,b ,c 相电流3s =a b cT定子绕组a ,b ,c 相通量v 3r =v f v D v Q Tf ,D ,Q 转子线圈电压(v D ,v Q 通常为0i 3r =i f i D i Q Tf ,D ,Q 转子线圈电流3r =f D Q T f ,D ,Q 转子线圈通量电阻和电感矩阵的定义如下:定子阻抗矩阵R S =R a 000R b 000R c 0000000000000000转子阻抗矩阵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仿真模型及结果应用高级建模与仿真软件AMESim 建立永磁同步电机模型如图2所示。参数设置如下所示:1、3、5常数值,设为0;2、4、6常数值,设为5;7方程为:f (x ,y ,z =z*cos (y+(pi/2-x ;8方程为:f (x ,y ,z =z*cos (y+(pi/2-(2*pi/3-x ;9方程为:f (x,y,z =z*cos (y+(pi/2-(4*pi/3-x ;101112迟滞的参数设置具体为:输入最低值为-0.5,最大值为0.5,输出最小值0,最大值1;13开关电

5、压常数值,设为200;14同步电机参数设置为:电极对数为4,定子阻抗4,定子电感0.025H ,磁通量0.05Wb ;15转速传感器参数设置为:角速度的偏移量为0rev/min ,信号输出增益为-/30;16负载转矩设置为:转动惯量9.e-5kg ·m 2,粘性摩擦系数3.34e-3Nm/(rev/min ;17增益系数为4。设置好参数后,进入运行模式,仿真时间设为0.03s ,通讯间隔为3×10-5s ,仿真结果如(图3图7。由上述输出图形分析得知,滞环带宽越窄,逆变器的开关频率越高,转矩容易产生脉动。通过研究滞环控制时电机启动初始和稳定后的定子电压、转作者简介:顾晓春(

6、1980-,男,江苏盐城人,硕士研究生,研究方向为控制理论与控制工程;王永生(1980-,男,山西临沂人,工学硕士,机电系教师,研究方向为矿山机械,机电液一体化。基于AMESim 同步电机滞环电流控制策略仿真研究Permanent Magnet Synchronous Motor Hysteresis Current Control and Its Simulation Study Based on AMESim顾晓春Gu Xiaochun ;王永生Wang Yongsheng(安徽理工大学电气与信息工程学院,淮南232001;江西工业工程职业技术学院,萍乡337055(Anhui Unive

7、rsity of Science and Technology ,Huainan 232001,China ;Jiangxi Polytechnic College ,Pingxiang 337055,China 摘要:简单介绍了永磁同步电机(PMSM,给出了其简化条件下的数学模型,得到PMSM 定子和转子阻抗矩阵。基于滞环电流控制策略,并应用AMESim 建立了同步电机模型,设置参数后运行仿真,根据仿真结果,分析了滞环电流控制策略的优点和缺点。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.关键词:永磁同步电机;阻抗矩阵;滞环电流控制;AMESim Key words:permanent magnet synchronous motor ;impedance matrix ;hysteresis current control ;AMESim中图分类号:TM3文献标识码:A文章编号:1006-4311(201115-0037-02·37·价值工程矩和电流变化曲线可以看出,保持定子电流幅值和相位不变时,电机平均转矩不变。另外研究三相定子电流波形图可知,实际电流与参考电流偏差基本被限制在滞环比较器

10、带宽内,有时也超过带宽,由于应用三个滞环比较器分别独立控制三相电流,会出现零电压矢量,使电机处于空转状态,这对于高精度控制系统来说是不允许的。5结论通过应用AMESim软件建立PMSM的仿真模型分析了电流滞环控制的特点,分析了其缺点和优点,为进一步研究电机控制策略提供了参考。参考文献: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周扬忠,胡育文,田蕉.永磁同步电机控制系统中变比例系数转矩调节器设计研究J.中国电机工程学报,2004,24(9:204-208.3纪志成,周寰,李三东.基于PSM永磁同步电机矢量控制系统的仿真建模J.系统仿真学报,2004(16:898-901.4刘贤兴,卜言柱,胡育文,等.基于精确线性化解耦的永磁同步电机空间矢量调制系统J.中国电机工程学报,2007,27(30:54-59.5刘刚,李华德,杨丽娜.永磁同步电机的非线性自适应解耦控制J.西安交通大学学报,2009,43(8:101-106.6韦笃取,罗晓曙,方锦清,等.基于微分几何方法的永磁同步电动机的混沌运动的控制J.物理学报,2006,55(1: