永磁无刷直流电机控制论文-基于MATLAB_Simulink的永磁同步电机矢量控制.pdf
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第
31
卷第
3
期 苏 州 大 学 学 报
（
工 科 版
） Vol. 31 No． 3
2011
年
6
月
JOURNAL OF SOOCHOW UNIVERSITY（ ENGINEERING SCIENCE EDITION） Jun． 2011
收稿日期
： 2010 － 10 － 18
作者简介
：
张 成
（ 1984 － ） ，
男
，
硕士研究生
，
主要研究方向为智能控制与应用
。
文章编号
： 1673 － 047X（ 2011） － 03 － 0063 － 05
基于
MATLAB / Simulink
的永磁同步电机矢量控制
张 成
，
王富东
，
李胜宁
，
杨丹明
（
苏州大学机电工程学院
，
江苏 苏州
215021）
摘 要
：
分析了永磁同步电机的数学模型
，
系统采用励磁电流
i
d
= 0
的转子磁场定向矢量控制方法
，
实现永磁同步电机的解耦控制
。
并在
MATLAB /Simulink
环境下构建了永磁同步电机
（ PMSM）
矢量
控制仿真模型
。
其中位置调节器
、
速度调节器和电流调节器均采用常规
PI
控制算法
，
逆变器采用
SPWM
调制策略
。
仿真结果表明
，
该控制方法符合理论分析
，
具有良好的动态性能
。
关键词
：
永磁同步电机
；
矢量控制
； MATLAB /Simulink
仿真
中图分类号
： TM753
文献标识码
： A
0
引 言
近些年来
，
随着电力电子技术及微电子技术的快速发展
，
新型电机控制理论的不断涌现
，
稀土永磁材料性
能的大幅度提高和价格的降低
，
各种交流永磁同步电动机伺服系统成为交流伺服系统的主流
。
永磁同步电动
机的快速发展
，
具有效率高
、
损耗低
、
体积小等一系列在能源节约和环境保护方面有着重要意义的优良性能
，
因此
，
对它的研究具有显著的社会与经济效应
。
交流永磁同步电动机的转子以高能永磁体为主体
，
具有高功
率密度
、
低损耗
、
快响应
、
低惯性等优点
。
且
PMSM
结构简单
、
制造成本低
、
转矩
/
惯量比高
、
气隙密度高
、
过载
能力强
，
在矢量控制方法下
，PMSM
的线性转矩电流特性容易实现
，
所以由
PMSM
构成的交流伺服系统具有
优异的控制性能
。
本文介绍了空间矢量脉宽调制原理并给出了坐标变换模块
、SPWM
模块以及整个
PMSM
闭
环矢量仿真模型
，
给出了模型结构图和仿真结果
。
1
永磁同步电机的数学模型
数学模型是描述实际系统性能和各物理量之间关系的数学表达式
。
控制对象的数学模型应当能够准确
反应被控系统的静态和动态特性
，
其准确程度是控制系统动
、
静态性能好坏的关键
。
对于永磁同步电机这类
强耦合的非线性系统
，
它的数学模型是分析电机性能
，
实现力矩和转速控制的理论基础
。
本文描述了永磁同
步电动机在三相静止坐标系
（ A-B-C）
下的数学模型
［1 － 2］
，
对电机作如下假设
：
（ 1）
忽略铁芯的饱和现象
。
（ 2）
忽略电机绕组的漏感
。
（ 3）
转子绕组无阻尼
。
（ 4）
不计涡流和磁滞损耗
。
（ 5）
忽略磁场的高次谐波
，
定子绕组的电流在气隙中只产生正弦分布的磁势
。
永磁同步电动机三相绕组在静止坐标系
（ A-B-C）
下的电压模型为
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