基于Matlab_Simulink的无刷直流电机控制仿真研究

基于的无刷直流电机控制仿真研究英飞凌同济汽车电子实验室鑫,

本文设计了一个无刷直流电机的控制方摘要基于阐述了无刷直流电机的运行原理并用案详细对其,,

本文采用理想化的无刷直流电

机模型

,

它具有如下特点

电机定

进行

仿真

。

实验证明

,

用

开发的平台能够有效地实

子绕组排列空间对称

各相电气参、

现对无刷直流电机的控制关键词度调制

数仿真工具无刷直流电机仿真平台脉冲宽

,

如定子每相电阻

每相自感以

及相间互感均相同

电机永磁体转

子产生的磁场在电机气隙中的空间分布为理想梯形,

且平顶部分维持

随着汽车电子器件的飞速发展异、

的困难

,

在不宜安装转子磁极位置,

。

电角度或者

逆变器的功率开关的导通电阻为,

车用电控单元

的日新月

传感器的地方

必须使用无位置传。

,

无刷直流电机在汽车电器设备。

感器策略驱动无刷直流电机将介绍一种基于无刷直流电机的仿真方法。

本文的

零

,

关断电阻无穷大。

导通与关断

中的应用受到了越来越多的重视无刷直流电机具有寿命长、

均不需要时间图

效率高。

说明了理想无刷直流电动。

等特点

,

且适合很多高档汽车

同

机的运行原理

从图

中可以看出中的

,

时

,

车内环境的复杂很多机械安装

无刷直流电机运行原理

当永磁体转子处于图

位

如

乃

即

游

认掩

基于Matlab_Simulink的无刷直流电机控制仿真研究

一

一

应用方案

自控与测量

图

转矩动力学部分仿真模型无刷直流电机本体,

仿真模块相的换相,

定子相电流与该相反电动势严格同相位。

置时

定子

相和

相上感应出的,

此时关断逆变器,

相上

对于无刷直流电机来说反应作用很小,

,

电枢

反电动势分别处在正负平顶部分此时通过触发功率开关和

桥臂的功率开关桥臂功率开关的动态过程,

同时触发

相上

气隙磁场主要取决

使

,

如果忽略换相电流相和

于永磁体是恒定的流成正比

,

气隙磁通密度可以看作

得相绕组反向导通导通和,

,

相绕组正向相

逆变器立刻向。

,

这样电磁转矩和定子电这和它励直流电机电磁

直流电源通过逆变器向,

相馈人直流电依此类推永磁体转子每旋转流进行换相,。

,

,

相馈人直流电

且此时两相绕,

电角度就对定子电

转矩和电枢电流之间的关系是一样的,

组中电流幅值相等方向相反。

、

二。

使得每一时刻只有两,

通过控制定子电流的幅值就可。

当永磁体转子又继续旋转了,

相定子绕组导通

定子每相绕组导。

以直接控制电磁转矩

所以理想无

电角度

相的反电动势波形的平,

通时间对应转子行程,

电角度

。

刷直流电机具有和它励直流电机一

顶部分结束

相反电动势开始进因此要进行

很明显这种控制方式一共有种换

样优良的调速性能,

。

在车载电传动方式对

人平顶部分

,

相到

相状态

,

在一个电周期

系统应用中通常采用

电子设计应用

·

基于Matlab_Simulink的无刷直流电机控制仿真研究

无刷直流电机进行调速

。

但是在对

关频率为

。

实

,

无刷直流电机析过程中,

调制方式的分

验过程中占空比恒定调制模式为上桥,

不仅需要考虑换相时刻,

的续流过程也要考虑的续流过程。

调制时

臂功率开关恒通下桥臂功率开关调制。

,

定子电流的换相和

’

调制引起的续流现象直接影响转矩的动态特性以及包含转子位置信息的无位置传感器信号的波形。

图给出了转速

稳定在

甲

时相〔

而续流过程在无刷直流电机理想化

反电动势的仿真波形。

模型中是被忽略的

,

如果完全从理,

想化模型出发进行分析与设计带来较大的偏差。

会

图

给出了当‘

转速达到稳态时定子相电流的仿真波形,

基于

下以

的无居直

图

给出了相同条,

·

流电机仿真平台的开发无刷直流电机本体的仿真模型图

件下的实测波形

当

前电机转速为

给出了基于的无刷直流电机仿真平台

印。

,

负载为

整体框图

。

图

给出了电机

根据永磁无刷直流电机本体的相电压数学模型,

在恒定占空比控制下从启动到转速稳定的动态过程中相电流的波形,

采用

中自带的常规仿真模块构

造系统仿真模型如图所示它将,

,

以及相

电机的电气模型和运动学模型全部

应的电磁转矩和转速的仿真波形。

包含其中

,

其输人量为电机各相的,

相电压和负载转矩相电流和转速、

输出为电机各电机输出转矩

反电动势

、

结语本文对由三相逆变器一永磁电机本体组成的无刷直流电机图恒定占空比起动时相电流电磁转矩和转速的动态系统进行了合理假相

应的仿真结果,、

。

运动学模型另外搭建机电。

方程子系统模块来描述

数值仿真平台的运行结果为了验证永磁无刷直流电机数

值仿真平台的有效性器、

,

这里对逆变

设

在此基础上开发的无刷。

霍尔位置检测装置和永磁电机

了基于

吻合

,

无刷直流电机仿真平台的有。

本体组成的转速开环无刷直流电机

直流电机调速系统仿真平台

通过

效性得到了验证

控制系统在稳态情况下进行数值仿真并与实验结果比较。

仿真结果和实验结果的比较可以看出用函数编写的基于多变量开关,

参考文献名,

电压型逆变器直流母线采用一

函数的逆变器模型能够正确反映。

一

台输出电压

,

额定输出电流为,

导电模式下电流换相和,

的开关电源供电

逆变器功率调制开,

续流过程对逆变器输出端电压的影响。

一

开关采用恒定占空比

数值仿真结果和实验结果基本

张相军无刷直流电机无位显传感器控制技术研究博士学位论文上海上海大学拉制理论与控制工程专业,

沌

即

而

潜