Simulink中PMSM模型的改進(jìn)在電機(jī)控制仿真中的工程應(yīng)用

　　表1所示某款典型永磁同步電機(jī)的基本參數(shù)，主要用于電動(dòng)汽車的動(dòng)力電機(jī)。為了獲得該電機(jī)的實(shí)際電感變化趨勢，需要進(jìn)行一些實(shí)驗(yàn)，但本文將不介紹具體實(shí)驗(yàn)方法。實(shí)測得到的Lq~iq數(shù)據(jù)、Ld~id數(shù)據(jù)導(dǎo)入Matlab環(huán)境中做曲線擬合，根據(jù)最小二乘法原理去除個(gè)別測量值的誤差，

最終得到函數(shù)關(guān)系，其擬合曲線見圖4。由圖可見，因?yàn)榇棚柡托?yīng)，交、直軸電感分別隨電流幅值增大而減小。不過考慮到實(shí)際工程應(yīng)用的可行性，這里忽略了交、直軸之間的耦合效應(yīng)，所以不像一些文獻(xiàn)所描述的，電感會(huì)同時(shí)受交、直軸電流幅值影響。

　　仿真結(jié)果

　　首先，我們使用SIMULINK庫里的原始電機(jī)模型，搭配根據(jù)實(shí)際電機(jī)參數(shù)導(dǎo)出的MTPA(Maximum torque per ampere,最大扭矩單位電流)控制算法進(jìn)行仿真。扭矩控制模式下的扭矩及速度響應(yīng)見圖5，很明顯，由于原始電機(jī)模型未考慮磁飽和效應(yīng)，導(dǎo)致實(shí)際輸出扭矩(黃色信號(hào))逐漸大于參考扭矩值(90Nm，紅色信號(hào))，在仿真結(jié)束時(shí)(1秒)扭矩誤差大于5Nm，這是因?yàn)榻?、直電感值未隨著電流增大而減小，使得電機(jī)模型算出的扭矩偏大。

　　為了驗(yàn)證修改后的電機(jī)模型在整個(gè)控制算法中的準(zhǔn)確性，將模型導(dǎo)入整個(gè)控制系統(tǒng)中，結(jié)合MTPA控制算法再進(jìn)行仿真。同樣的控制算法，同樣的參數(shù)設(shè)置下，最后實(shí)際扭矩輸出基本吻合參考扭矩值，在仿真結(jié)束時(shí)(1秒)誤差小于1Nm，詳見圖6。

　　在這個(gè)仿真測試中，尚未加入溫度補(bǔ)償算法，所以將溫度輸入?yún)?shù)設(shè)定為20度的常量。但是，如果有較準(zhǔn)確的電機(jī)溫升模型，用戶可以方便的添加溫度函數(shù)，并根據(jù)溫升模型建立相應(yīng)的扭矩補(bǔ)償算法，從而使得整個(gè)扭矩控制算法更貼近實(shí)際工況[6]。

　　結(jié)論

　　整個(gè)永磁同步電機(jī)控制器的軟件算法開發(fā)是一個(gè)需要不斷測試驗(yàn)證、不斷改進(jìn)的較長過程，需要投入較大時(shí)間和人力成本。Simulink中集成的PMSM(永磁同步電機(jī))模型在仿真中應(yīng)用廣泛，本文針對(duì)Simulink中集成的永磁同步電機(jī)模型的改進(jìn)，對(duì)于控制算法提出了改進(jìn)要求，減少了實(shí)驗(yàn)次數(shù)，有效提高了開發(fā)效率，對(duì)于實(shí)際工程項(xiàng)目具有重要意義。