無刷直流電機(jī)的建模與仿真

1、無刷直流電機(jī)的建模與仿真 無刷直流電機(jī)的建模與仿真一、引言 一、引言隨著無刷直流電機(jī)在伺服系統(tǒng)、電動汽車、機(jī)器人及家用電器等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對電機(jī)及其系統(tǒng)的運行分析和優(yōu)化設(shè)計也越來越關(guān)注。借助建模與仿真技術(shù)，人們可以研究、分析整個電機(jī)系統(tǒng)的各類定量關(guān)系，提取設(shè)計、分析和調(diào)試電機(jī)及其驅(qū)動系統(tǒng)所需的信息、數(shù)據(jù)和資料。本文主要研究反電動勢近似梯形波的永磁無刷直流電機(jī)模型的建立與仿真，通過MATLAB/SIMULINK，構(gòu)建一個無刷直流電機(jī)

2、的控制系統(tǒng)模型，并對其進(jìn)行仿真分析。 二、無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 二、無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型無刷直流電機(jī)具有梯形的反電動勢、矩形電流波形，定子與轉(zhuǎn)子的互感是非線性的，因此不宜采用坐標(biāo)變換的方法進(jìn)行分析。為了便于分析，簡化系統(tǒng)的模型，假設(shè)電機(jī)鐵磁部分的磁路為線性，即不計飽和、剩磁、磁滯和渦流的影響；不考慮電樞反應(yīng)對氣隙磁場的影響；三相定了為 Y 形連接。由此可得無刷直流電機(jī)三相繞組的電壓方程如下： （1）? ? ???? ? ?????

3、? ???? ? ???? ? ???? ? ????? ? ???? ? ???? ? ???? ? ????? ? ???? ? ???cbacbaC CB CABC B BAAC AB AcbacbaeeeiiipL L LL L LL L LiiiRRRuuu0 00 00 0其中 ， ， ——三相相電壓； ， ， ——三相相電流； a u b u c u a i b i c i， ， ——三相反電動勢； ， ， ——三相

4、繞組的自感； a e b e c e A L B L C L， ， ， ， ， ——各相繞組間的互感； AB L AC L BA L BC L CA L CB L——繞組電組（假設(shè)三相相等） ； ——微分算子； R p對于轉(zhuǎn)子使用永磁材料構(gòu)成的無刷直流電動機(jī)，轉(zhuǎn)子的影響可忽略，可認(rèn)為電感是常數(shù)，與轉(zhuǎn)子位置無關(guān)， 即：； C B A L L L ? ? M L L L L L L CB CA BC BA AC AB ? ? ? ?

5、 ? ?又因為三相繞組為 Y 形連接，無中線，所以任意時刻總有 成立。由此，三相繞 0 ? ? ? c b a i i i組的電壓方程（1）可簡化成：（2） ? ? ???? ? ????? ? ???? ? ???? ? ???? ? ????? ? ???? ? ???? ? ???? ? ????? ? ???? ? ???cbacbacbacbaeeeiiipLLLiiiRRRuuu0 00 00 00 00 00 0據(jù)此可以推

6、得無刷直流電動機(jī)三相定子繞組的等效電路，如下圖 1 所示：圖 2：電機(jī)電壓方程 ：電機(jī)電壓方程在此模型中，利用電流測試模塊直接獲得三相電流，反電動勢利用可控制電壓源實現(xiàn)。3．2 反電動勢模塊 反電動勢模塊理想的無刷直流電動機(jī)三相反電動勢為梯形波、依次相差 電角度。由于 MATLAB 中實 ? 120現(xiàn)梯形波比較困難，所以采用削去頂部的正弦波代替（該方法原理圖見圖 3） 。eωtAπ/6π 2π5π/6 7π/6 11π/6 00.51-