基于simulink的永磁同步电机数学建模仿真设计
来源:变频驱动永磁同步电动机    发布时间:2024-03-25 03:04:41

  三相永磁同步电机(PMSM)是目前被大范围的应用的一种电机,电机本体也是一个强耦合、复杂的非线性系统,matlab电力模块库中已经包含了各种电机本体模型,但是为了可以更好地设计先进的PMSM控制算法,了解电机中各个量的关系,有必要建立一个数学模型。同时,在仿真中,有时候可能会存在有些工况下要求电机具备变参数功能,若能够自己搭建一个数学模型,这样就能够准确的通过需求更改相关的参数,使用上更加灵活。

  目前,根据永磁体转子上的位置不同,三相 PMSM的转子结构可大致分为表贴式和内置式两种结构,对于表贴式转子结构而言,由于其具有结构相对比较简单、制造成本低和转动惯量小等优点,在恒功率运行范围不宽的三相PMSM和永磁无刷直流电机中得到普遍应用。表贴式转子结构中的永磁磁极易于实现最优设计,能使电机的气隙磁密波形趋于正弦波分布,进而提高电机的运行性能。内置式转子结构可以充分的利用转子磁路不对称所产生的磁阻转矩,提高电机的功率密度,使得电机的动态性能较表贴式转子结构有所改善,制造工艺也较简单,但漏磁系数和制造成本都较表贴式转子结构大。

  根据坐标系的不同,常见的永磁同步电机电机数学模型可分为基于abc三相自然坐标系下的模型,基于α—β静止坐标系模型以及基于d—q旋转坐标系模型。abc坐标不需要坐标变换,但方程相对复杂,变量较多,耦合度较高计算较为复杂,abc坐标系转换到α—β坐标系统后,模型参数仍存在随时间变化的问题,这些参数的变化使得控制系统设计变得复杂,因此,为便于后期控制器的设计,通常选择同步旋转坐标系d—q坐标系下的数学模型进行电机模型的建模。

  永磁同步电机的数学模型通常能用如下四个方程进行描述,分别是定子电压方程、定子磁链方程、电磁转矩方程,以及机械运动方程。各方程公式如下:

  其中,wm为电机的机械角速度;J为转动惯量;B为阻尼系数;TL为负载转矩。

  参照matlab自带模块库模型,可将模型进行简单封装,得到基于负载转矩(TL)输入的模型和基于电机电角速度(w,rad/s)输入的模型,其中ud,uq为电机接入点三相电压经dq变换后的信号。由于基于电角速度输入的模型省去了机械运动方程部分,相比基于负载转矩的模型简单,运行时更容易稳定。

  仿线)为验证本文所搭建的模型的正确性,搭建电路结构及参数完全相同的简单电路模型,并给定完全相同的负载转矩,进行测试。

  (2)为进一步验证本文所搭建的电机本体模型,搭建电路结构及参数完全相同的基于FOC控制的永磁同步电机调速控制仿真模型,并给定完全相同的负载转矩及转速指令,进行测试。

  通过上述仿真结果能看出,在相同电路拓扑及输入给定的情况下,搭建的永磁同步电机数学模型仿真结果波形与matlab自带的电机模型仿真结果几乎完全重合,验证了模型的正确性。

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  的内置支持2012 年 4 月 23 日中国北京– MathWorks 近日宣布 Simulink 模型现在可以直接在 Arduino、BeagleBoard 和 LEGO MINDSTORMS NXT 平台上运行。这些通用的低成本设备在学术界中普遍的使用在机器人、机电一体化、音频信号处理、计算机视觉和其他工程应用的体验教学中。Simulink 模型现在可以在这些硬件平台上独立运行或与连接的 PC 配合运行。 西蒙弗雷泽大学机电系统工程系主任兼教授 Farid Golnaraghi 博士说:“Simulink 内置硬件支持对基于项目的学习而言是强大的推动力。通过在 Simulink 中创建和运行模型来学习控制理论的工科学生现在可以在硬件

  1、引言 防抱死制动系统(ABS)是一种汽车安全系统,允许机动车车轮在制动时根据驾驶员输入与路面保持牵引接触,防止车轮抱死并避免失控打滑。防抱死制动系统通常提供改善的车辆控制,并减少在干燥和湿滑路面上的停车距离。该系统独立于踏板力调节制动管路压力,使车轮速度回到最佳制动性能所需的滑移水平范围。 2、ABS系统的组成 ABS制动系统的主要部件包括: (1)电子控制单元(ECU) 它接收来自电路中传感器的信号并控制制动器。ECU通过调节车轮打滑来协助车辆操作员防止车轮抱死。 (2)液压控制单元或调节器 它接收来自ECU的操作信号,以在ABS条件下应用或释放制动器。它使用三个与主缸和制动回路串联的电磁阀执行命令-每个前轮液压回路

  防抱死制动系统的设计方案 /

  芯片设计和验证工程师通常要为在硅片上实现的每一行RTL代码写出多达10行测试平台代码。验证任务在设计周期内可能会占用50%或更多的时间。尽管如此辛苦,仍有接近60%的芯片存在功能瑕疵,需要返工。由于HDL仿真不足以发现系统级错误,芯片设计人员正利用FPGA来加速算法创建和原型设计。 利用FPGA处理大型测试数据集可以使工程师快速评估算法和架构并迅速做出权衡。工程师也可以在实际环境下测试设计,避免因使用HDL仿真器消耗大量时间。系统级设计和验证工具(如MATLAB和Simulink)通过在FPGA上快速建立算法原型,能够在一定程度上帮助工程师实现这些优势。 本文将介绍使用MATLAB和Simulink创建FPGA原型的最佳方法。这些

  算法创建FPGA原型 /

  未来战场必是网络中心战格局下的系统一体化作战,用于制导的武器数据链是其中重要一环。通常武器数据链用于传输目标信息,信息量小,但要求信息传输必须可靠,同时将来战场通信处于复杂的电磁环境中,要求武器数据链一定要具有低截获、抗干扰性能。基于此,目前的武器数据链通常选用扩频技术进行信息传送。 1扩频系统原理 扩展频谱(Spread Spectrum)技术是将基带信号的频谱扩展至较宽的频带上,然后再进行传输的一种宽带信号传输方法,它将要发送的制导信息或导弹回传信息用伪随机序列扩展到一个合适的频带上,即将原始信息的能量在频带上进行扩展,以此来降低了信号被发现的危险,增加了敌方干扰的难度(需要干扰的范围变大了)。 接收端使用

  的猝发通信系统数据链系统仿真 /

  工程问题本质上是解决两个“流”的问题,一个是“信息流”,另一个是“动力流”。我们前面说到的自动控制,信号处理其实都属于“信息流”的范畴,解决的是大脑和神经的问题,而“动力流”,则是要解决肌肉问题。只有两个“流”处理好了,才能做出一个成功的工程。今天,我们就来说一说“动力流”的核心部件之一——电机。 电机(Electrical Machine)本质是一个能量转换装置(电能和机械能互换),包括电动机和发电机。工业中电动机更常见一些,因此狭义的电机通常是指电动机。 那磁铁和永磁电机有啥关系呢?——永磁电机是利用磁铁制作的电机,只不过磁铁这一个名字不够高大上,专业术语一般叫“永磁体”。电现象和磁现象人类早就已经了解,但是直到19

  旋转磁场是怎么样产生的 /

  前言 做永磁同步电机控制绕不开FOC,本章节主要介绍FOC控制的基础原理、坐标变换以及永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型,并通过Matlab/Simulink进行永磁同步电机FOC控制算法的仿真分析。 一、FOC的基础原理 磁场定向控制(Field-Oriented Control,FOC)系统的基本思想是:通过坐标变换,在按转子磁场定向同步旋转坐标系中,得到等效的直流电动机模型,仿照直流电动机的操控方法控制电磁转矩与磁链,然后将转子磁链定向坐标系中的控制量反变换得到三相坐标系的对应量,以实施控制,具体流程如下图所示: FOC最重要的原则是:按转子磁场定向,即保持转子磁链旋转矢量始终与dq坐标系下的d轴重合,q轴正交

  仿真分析 /

  并联混合动力汽车的工作模式可大致分为六种。纯电动模式、纯发动机模式、混合驱动模式、充电模式、再生制动模式、怠速停车模式。 当电池SOC较高且并联混合动力汽车处于低速或轻载等工况时,发动机停止工作,由电池提供能量驱动电机带动整车运动; 当电池SOC维持在正常范围内且并联混合动力汽车处于中高速或中等负荷时,电机停止工作,发动机带动整车运动(此时,发动机工作于高效区且排放性能好); 当并联混合动力汽车处于高爬坡或急加速等负荷且车辆所需功率超过发动机上限功率时,电机启动,对发动机进行助力; 当电池SOC较低且并联混合动力汽车处于中低负荷时,发动机除了要驱动车辆外,还需额外对电池进行充电; 当并联混合动力汽车制动或减速时,电机

  的并联混合动力汽车的建模方法 /

  开发面向服务的架构(SOA) /

  在电路仿真中的应用

  用于开发无人驾驶的新特性

  的传感磁场定向控制

  电动汽车电池管理系统(BMS)simulink完整模型(含SOC、主动均衡等算法)

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