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Simulink中PMSM模型的改进在电机控制仿真中的工程应用

作者:钱伟喆 郗延鹏时间:2014-02-26来源:电子产品世界收藏

  引言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/233863.htm

  近年来,随着电力电子技术和稀土永磁材料的快速发展,永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,)日益受到关注。目前,对于永磁同步电机的建模和仿真研究大多集中在控制算法上,这主要得利于Matlab 库提供封装好的模块。但是,由于系统集成的模块的先天不足,不能满足贴近实际工况的仿真要求,如电机参数不可在线修改,反而给研究带来不便。


  本文首先分析指出SIMULINK中集成PMSM模块的不足,然后在建立PMSM数学模型的基础上给出一种改进方法。根据某台电机的实际参数自定义PMSM模型,然后将其应用在变参数的系统中,并在实际电机台架进行测试,验证仿真模型及控制算法的准确性。

  Matlab中电机模型修改方法

  库中封装的电机模型在设定参数时,一般是在仿真开始前通过双击模块后弹出静态对话框进行设置。但是,在对时变系统进行动态仿真,研究变参数模型的时候,模块的参数需要根据仿真环境的要求进行动态变化,这是无法通过设置静态框实现的。从尽量贴近实际工程应用的角度考虑,建立变参数的电机模型非常有必要。基于对中集成PMSM模块不足的分析,本文提出改进方式,根据实际需求对库文件电机模型做修改,再重新封装,导入系统中实现仿真。

  打开SimPowerSystems工具箱集成的PMSM仿真模块,鼠标右击并选择“Look Under Mask”命令,将出现其内部结构。模型中包含4个block块,需要修改的两个为Electrical model(电气模型)和Mechanical model(机械模型)。由于系统封装过的PMSM组件处于锁定状态,不允许用户对其直接修改,只能修改库文件[5]。一般的操作步骤为:

  1)解锁。选中模块右击,在Link options中选择Go to Library block,然后在打开的库模型中选择Edit/unlock library完成解锁。

  2)修改。找到需要修改的模块,替换成信号端、Fcn函数等。

  3)更新。返回仿真界面,点击菜单Edit/Update diagram,更新修改的库模型到仿真中。

 


  图1给出了引出温度temp前后的PMSM封装对比。仿真时temp外部引脚可接上常量,变量,或者用S-Function写的含参变量的任意信号,模仿具体工况下的温度动态变化,修改过的PMSM模型内部结构见图2。

  图3所示的电气模型内部结构中,电阻和磁链随温度变化而变。交、直轴电感随电流变化而变,其对应关系由电机的实测电感参数确立,在本文下一部分将举例说明。

  该法是对原PMSM模型的重新封装,方便快捷,适用于其他任何参数。不过,由于对库文件做了改动,当仿真文件移动到别的环境下时,需将库文件一起拷贝,降低了移植性。


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关键词: Simulink PMSM 201402

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