simulink中的開關(guān)磁阻電機(jī)的模型及其改進(jìn)

1、Simulink中的開關(guān)磁阻電機(jī)的模型及其改進(jìn)邊敦新，董寶香，徐丙垠(山東理工大學(xué)，電氣與電子工程學(xué)院，山東淄博，255049)Email:dxbian@摘要摘要:本文介紹了MATLAB仿真環(huán)境Simulink6.4中所帶的開關(guān)磁阻電機(jī)的仿真模型，對(duì)模型的建立、參數(shù)的設(shè)置等進(jìn)行了說明，并且提出了在此模型的基礎(chǔ)將64極模型改造為128極電機(jī)的方法，并對(duì)提出的改進(jìn)進(jìn)行了驗(yàn)證。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:開關(guān)磁阻電機(jī)，仿真模型SwitchedSwitche

2、dReluctanceReluctanceMotMotininSimulinkSimulinkitsitsImprovementImprovementBianDunxinDongBaoxiangXuBingyin(DepartmentofElectricalElectronicEngineeringShongUniversiyofScienceTechnology，ZiboP.R.China255049)Abstract:TheSwit

3、chedReluctanceMot(SRM)Simulinkmodelisintroducedinthepaper.Thedetailsofthecreationparametersettingrealizationarepresented.An128SRMmodelisobtainedisverifiedbytheysimulation.Keywds:SwitchendReluctanceMotSimulationModel1引言引言

4、MATLAB是常用的工程軟件，其中的Simulink提供了一種圖形化、模塊化的仿真工具，SIMULINK目前已經(jīng)提供了幾十個(gè)工具箱（TOOLBOX）為各個(gè)工程技術(shù)領(lǐng)域的科研和技術(shù)人員提供簡(jiǎn)單易用的仿真軟件。其中的SimPowerSystems工具箱為電力電子，電力系統(tǒng)及電力拖動(dòng)等領(lǐng)域提供了大量的仿真模塊，是電氣技術(shù)及自動(dòng)控制領(lǐng)域工程技術(shù)人員的常用的仿真工具。SimPowerSystems從4.2版（MATLAB2006Ra）開始提供了開

5、關(guān)磁阻電機(jī)的模型。在MATLAB中建立開關(guān)磁阻電機(jī)的仿真模型有很多文獻(xiàn)介紹[1][2][3]，Mathwks公司最終選擇了文獻(xiàn)[1]的仿真模型。該模型有通用模型和專用模型兩種型式，通用模型以電感參數(shù)的形式給出模型，專用模型則以磁鏈數(shù)據(jù)的形式給出模型。通用模型所需參數(shù)少，容易獲得，能滿足一般控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要；如果能得到比較準(zhǔn)確的磁鏈數(shù)據(jù)，則專用的精度更高一些。2開關(guān)磁阻電機(jī)的模型的結(jié)構(gòu)開關(guān)磁阻電機(jī)的模型的結(jié)構(gòu)Simulink中的SRM模

6、型可分為兩部分，一部分與電力電子模型接口，另一部分根據(jù)繞組電壓計(jì)算電機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。兩部分間通過電流和電壓接口相連接。電力電子部分與本文內(nèi)容關(guān)系不大，不詳細(xì)介紹。圖1開關(guān)磁阻電機(jī)的模型圖1為Simulink中的開關(guān)磁阻電機(jī)部分的模型，定子繞組電壓減去電阻壓降得到繞組感應(yīng)電勢(shì)，該電勢(shì)經(jīng)過離散積分器后得到繞組磁鏈Flux，該磁鏈和1??ZTsK轉(zhuǎn)子位置角Teta經(jīng)過ITBL二維查表得到繞組電流I，電流I和轉(zhuǎn)子位置Teta經(jīng)過二維查表TTBL得

7、到電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩經(jīng)過Sum求和得到總的電磁轉(zhuǎn)矩，該電磁轉(zhuǎn)矩經(jīng)過機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分得到機(jī)械運(yùn)動(dòng)的角速度w和位置角Teta。模型中的v、Flux、I等是向量，與電機(jī)的相數(shù)相等。量在機(jī)械運(yùn)動(dòng)模型中用到；psim是繞組磁鏈最大值，在ITBL查表中用到，它實(shí)際是用戶設(shè)置的通用模型的最大磁鏈值；ITBLD和TTBL分別是電流和轉(zhuǎn)矩二維表，前面模型中介紹了；PosSens是電感變化周期的角度值；initialw是各相相對(duì)位置角組成的向量，在圖1的Pos

8、_Sens模塊中用于得到各相的相對(duì)角度。仿真參數(shù)的計(jì)算實(shí)際是用函數(shù)SwitchedReluctanceMotParam完成的，它的輸入?yún)?shù)是模型的輸入?yún)?shù)，各參數(shù)的意義可參考幫助文件。該函數(shù)以p文件的形式存放，沒有程序源文件，因此具體如何實(shí)現(xiàn)上述功能無從得到。但其中關(guān)鍵的功能是根據(jù)對(duì)齊電感Ｌd非對(duì)齊電感Lq，飽和電感Lsat，以及最大電流MaximumCurrent和最大磁鏈MaximumFluxLinkage或者磁鏈數(shù)據(jù)Magisat

9、ionacteristic，相應(yīng)的角度向量RotAngleVect和電流向量StatCurrentVect計(jì)算ITBLD和TTBLD矩陣。４將６４將６４極４極SRM模型改為模型改為128極模型極模型SimPowerSystems4.2系統(tǒng)的SRM模型只支持64，86，108三種類型的SRM。而128極SRM是目前應(yīng)用比較廣泛的一種SRM結(jié)構(gòu)型式。如果能得到128極SRM的Simulink模型將會(huì)帶來很多的方便。本節(jié)介紹將64極模型改造為

10、128極模型的方法，類似地也可以得到其他類型的模型。128極SRM與64極SRM都是三相的，兩者的差別主要在于電感的周期不同，64極SRM的電感周期是90度，128極SRM的電感周期是45度。修改SRM的模型有兩種方法，一種是在現(xiàn)有的SRM模型上直接修改，另一種是在模塊庫(kù)中增加一個(gè)新的模塊。在模塊庫(kù)中增加新模塊的方法更規(guī)范一些，下面介紹這種方法。SRM模型放在powerlib.mdl文件中，搜索到該文件，去掉文件的只讀屬性，后用Simu

11、link打開該文件，雙擊鼠標(biāo)左鍵打開MACHINES模塊庫(kù)，找到SwitchedReluctanceMot模塊，選擇FileSave菜單，在出現(xiàn)的提示窗口，中點(diǎn)擊Unllock按鈕，將鎖定的庫(kù)解鎖，則剛打開的庫(kù)可以修改了。復(fù)制SwitchedReluctanceMot，粘貼生成一個(gè)新的模塊SwitchedReluctanceMoto1，將該模型改名為SRM128，鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊SRM128模塊，選LinkOptions〉DisableLi

12、nk。解除與模型庫(kù)之間的關(guān)聯(lián)。鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊SRM128模塊，選EditMask項(xiàng)，進(jìn)入模塊的Mask編輯。點(diǎn)擊Parameters頁面，選中Type項(xiàng)，將左下角的編輯框中的數(shù)據(jù)86，108數(shù)據(jù)刪除，只留下64，將ShowParameter復(fù)選框去掉選擇。這一步使得整個(gè)模型只能用于128極SRM的仿真。點(diǎn)擊Initialization頁面，在右側(cè)的InitializationComm窗口最后加入PosSens=45ITBLD=2ITBLD

13、initialw=[03015]命令。第一個(gè)命令的作用是將電機(jī)的轉(zhuǎn)子周期改為45度，與三相128極SRM相一致，第二條是將轉(zhuǎn)矩值加倍，第三條是重新設(shè)置各相的初始位置角。把圖2的位置檢測(cè)模塊中的90改為45，對(duì)轉(zhuǎn)速的積分模塊中的角度初值應(yīng)由原來的[06030]改為[03015]。5128極模型的驗(yàn)證極模型的驗(yàn)證本文對(duì)128極SRM模型的驗(yàn)證理論分析與仿真兩個(gè)方面進(jìn)行驗(yàn)證。MATLAB2006Ra中有一個(gè)SRM模型的實(shí)例power_Swit