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变流技术与电力牵引

６／２００７

电力传动

永磁同步电机矢量控制ＭＡＴＬＡＢ仿真研究

何亚屏，年晓红

（中南大学信息科学与工程学院，湖南长沙４１００７５）

摘　要：在分析永磁同步电机（ＰＭＳＭ）数学模型和矢量控制理论的基础上，提出了ＰＭＳＭ矢量控制建模方法。利用ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ搭建ＰＭＳＭ矢量控制双闭环模型，简单介绍了模型中各个组成部分，并对仿真结果进行分析。

关键词：永磁同步电机；矢量控制；仿真；模型中图分类号：ＴＭ３４１　　　　　　

　　　　　　　　　　　　文献标识码：Ａ　　

　　　文章编号：１６７１－８４１０（２００７）０６－００５８－０５

Research on Vector Control System of Permanent Magnet

Synchronous Motor Based on MATLAB

ＨＥ　Ｙａ－ｐｉｎｇ，ＮＩＡＮ　Ｘｉａｏ－ｈｏｎｇ

( School of Information Science and Engineering , Central South University , Changsha , Hunan 410075 , China)

Abstract : Based on the analysis of mathematical models of PMSM and theories of vector control , it proposed a PMSM vector control

modeling method. The vector control PMSM double-loop model is established with MATLAB/SIMULINK software. Itis introducescomponents of the model and analyzes the simulation results.

Key words: permanent magnet synchronous motor(PMSM) ; vector control ; simulation ; model

０引言

相比其它形式的电机，永磁同步电机（ＰＭＳＭ）具有更优越的动力性能、较小的体积和更高的效率。近年来，随着电力电子技术的发展、稀土永磁材料的迅速开发及永磁电机研究开发经验的日益成熟，ＰＭＳＭ被广泛用于国防、工农业和日常生活中［１］。

ＰＭＳＭ是一个多变量、非线性、高耦合的系统。其输出转矩与定子电流呈复杂的函数关系，须进行磁场

收稿日期：２００７－０９－０５

作者简介：何亚屏（１９８５－），男，硕士研究生，研究方向为交流传动控制、无速度传感器，永磁电机控制技术等；年晓红（１９６５－），男，博士生导师，研究方向为变流技术与传动控制、复杂多体系统的控制与优化等。

基金项目：国家自然科学基金项目（６０４７４０２９，６０７７４０４５，６０６３４０２０）；中国博士后科学基金（２００５０３８５５８）

解耦才能得到好的控制性能；它无转差频率电流，受转子参数的影响较小，更容易实现矢量控制［２］，因此ＰＭＳＭ矢量控制模型的研究已成为广泛关注的课题。

本文在数学模型分析基础上，借助于ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ建立了ＰＭＳＭ矢量控制系统的仿真模型，介绍了矢量控制系统中的各控制单元模型，并对其控制结果进行分析。

１永磁同步电机的数学模型

一台ＰＭＳＭ的内部电磁结构如图１所示，其中各相绕组的轴线方向也作为各相绕组磁链的正方向，可以看出定子各相的正值电流产生各相的负值磁链，而定子绕组的电压正方向为电动机惯例。ＰＭＳＭ在ｄ－ｑ坐标系下的数学模型基于如下假设：忽略铁心饱和；不计涡流和磁滞损耗；转子上无阻尼绕组；永磁材料的电