1 電機模型的選擇及參數設置

電機總體控制框圖如下，我們按照這個框圖來一步一步的搭建。

1.1 型號設置

永磁同步電機的英文縮寫為PMSM，全稱 Permanent Magnet Synchronous Machine。在 library 內搜索 Permanent 即可找到它。

number of phase 電機相數

Back EMF waveform 反電動勢波形

sinusoidal 正弦波

Rotor type 轉子類型

salient-pole 凸極

1.2 參數設置

在此仿真中沒用系統自帶的典型電壓模型，為了便于以后實驗，用的是實驗室已有電機的參數。

1.3 高級設置

注意這里的 Roto flux position when theta = 0 一定要選擇

Aligned with phase A axis 跟隨A相，因為當theta=0 時磁通不跟隨A相，會出現非常嚴重的相位錯位，導致PI調節器失效。

2 變換環節的設置

2.1 3/2 變換 和 2/2變換 functions的設置

function 內數學變換程序：

function [ia,ib] = fcn(Ia,Ib)

ia=sqrt(2/3)*sqrt(3/2)*Ia; % 3/2變換 N3/N2 = 2/3 且 ia + ib + ic = 0

ib=sqrt(2/3)*(1/sqrt(2)*Ia+sqrt(2)*Ib);

end

function [id,iq] = fcn(ia,ib,theta)

%#codegen

id=ia*cos(theta)+ib*sin(theta); % 2/2變換

iq=-ia*sin(theta)+ib*cos(theta);

end

2.2 兩相旋轉變兩相靜止部分function設置

function Uref = fcn(uq,ud,iq,id,theta)

ua_out=ud*cos(theta)-uq*sin(theta);

ub_out=ud*sin(theta)+uq*cos(theta);

Uref=[ua_out;ub_out];

end

以上三個變換的程序編寫均以永磁同步電機矢量控制（二）——坐標變換中所寫公式編寫。

3 PI模塊的搭建

PI模塊的搭建主要來源于其傳遞函數：

3.1 具體PI 參數的計算

由電機參數

Rs = 0.415

Lq = 0.0054

Ld = 0.0045

J = 1

B = 0.0025

flux = 0.8767

P= 4

由 PI 參數整定文章內公式計算出得

如圖所示將PI參數輸入到PI調節器中，上圖是我自己做的一個VB小程序，把計算公式寫在里面了，算是偷個懶。

4 實驗結果

4.1 空載輸出特性

轉速波形

穩定性：系統無明顯的超調，在到達給定轉速后很快穩定下來。穩定性優良。

準確性：準確跟隨速度給定。準確性優良。

快速性：由于電機較大，轉動慣量達到了J=1，所以0.65s左右轉速升到800r/min,可見系統的快速性還是相當不錯的。

定子三相電流波形

三相定子電流呈現較好的正弦特性，在到達給定轉速后，迅速降低，到0-0.2附近波動。

電機轉矩波形

電機轉矩波形穩定在額定轉矩附近，在到達給定轉速后迅速降低，進行維持穩定轉速的微調。

4.2 帶載輸出特性

4.2.1 帶20N負載輸出特性

轉速波形

基本無明顯速度降落。放大后速降在0.5很快就恢復到給定值。

三相定子電流波形

三相定子電流正弦特性完好，且在給定負載后反映迅速。

轉矩波形

轉矩波形穩定，在到達給定后迅速降低，突加負載后迅速上升，性能優良。

4.2.2 帶100N負載輸出特性

轉速波形

在突加負載100N后，速度有一個較小的降落后迅速的返回給定值，性能優良。

三相定子電流波形

定子三相電流與20N負載一個明顯的區別，在突加負載后，定子電流先增大到額定電流大小，按照最大電流升速，再減小至100N轉矩所需要的電流大小，穩定轉速，證明PI調節器參數設定合理，既有良好的抗擾性能。

轉矩波形

同上，100N轉矩波形與20N轉矩波形的區別也在于，在突加負載后，轉矩先增大到最大轉矩，以最大的轉矩升速，再減小至維持給定轉速的轉矩大小。

小結：按照解小剛老師論文的闡述，以及陳伯時書籍上異步電動機矢量控制的對照，對永磁同步電機，坐標變換解耦以及PI參數設定，形成了整個仿真基礎。實驗效果較為良好，學到了很多永磁同步電機的知識。

編輯：hfy