基於Simscape的PMSM空載動態模擬

上一篇文章《PMSM空載靜態模擬》

［1］

透過給三相線接通恆壓源，使得永磁同步電機轉子轉動到指定位置。本文將接入正弦電壓訊號，使得電機轉子穩定旋轉。為了得到所需的三相正弦電壓，我們需要對

進行座標變換，得到

；同時建立電機的電流環與轉速環控制；最後，為了實現更為真實的模擬，使用mosfet搭建三相橋電路替代之前所用的理想恆壓源

［2］

。本文也附加了simulink模型檔案，大家可以下載下來看看（Matlab 2020a版本）

1 DQ座標變換

基於永磁同步電機座標變換向量圖，我們列出d/q座標變換公式（PMSM中0角度位置設定為A相軸推後90°）：

永磁同步電機座標變換向量圖

d/q座標變換公式

基於座標變換公式更新Simulink模型如下，目標轉速設定為45°，加入了d/q座標轉換模組

模型示例

d/q座標轉換模組（dq convert）

三相電壓計算模組

模擬結果如下：電機轉速由0°位置跳轉置45°位置，與預期一致。

模擬結果

2 電流環與轉速環

在DQ座標變換的基礎上，加入DQ軸電流分量的PID閉環控制與電機轉速閉環控制。電機設定目標速度為5rpm。

電流閉環與轉速閉環

模擬結果如下，電機轉速一直保持在5rpm：

模擬結果

3 三相橋電路

使用mosfet搭建三相橋電路替代之前所用的理想恆壓源，同時搭建控制三相橋電路的PWM訊號。

mosfet模組佈局示意圖

模型示例

PWM模組中引入了死區時間（On-Off Delay），避免了三相橋電路短路。

PWM模組

模型模擬結果如下，因為引入了mosfet與死區時間，電機的扭矩與電流分量均出現了明顯抖動：

模擬結果

4 Simulink模型附件

PMSM_dqtransfer。slx

34。4K

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百度網盤

PMSM_Loop。slx

37。3K

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百度網盤

PMSM_Brige。slx

42。3K

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百度網盤

參考

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PMSM空載靜態模擬

https：//zhuanlan。zhihu。com/p/495127140

^

陳誠電氣影片

https：//www。bilibili。com/video/BV11E411j7kD？spm_id_from=333。880。my_history。page。click