Simulink中PMSM模型的改進(jìn)在電機控制仿真中的工程應用

　　引言

　　近年來(lái)，隨著(zhù)電力電子技術(shù)和稀土永磁材料的快速發(fā)展，永磁同步電機(permanent magnet synchronous motor，PMSM)日益受到關(guān)注。目前，對于永磁同步電機的建模和仿真研究大多集中在控制算法上，這主要得利于Matlab Simulink庫提供封裝好的PMSM模塊。但是，由于系統集成的PMSM模塊的先天不足，不能滿(mǎn)足貼近實(shí)際工況的仿真要求，如電機參數不可在線(xiàn)修改，反而給研究帶來(lái)不便。

　　本文首先分析指出SIMULINK中集成PMSM模塊的不足，然后在建立PMSM數學(xué)模型的基礎上給出一種改進(jìn)方法。根據某臺電機的實(shí)際參數自定義PMSM模型，然后將其應用在變參數的系統中,并在實(shí)際電機臺架進(jìn)行測試，驗證仿真模型及控制算法的準確性。

　　Matlab中電機模型修改方法

　　Simulink庫中封裝的電機模型在設定參數時(shí)，一般是在仿真開(kāi)始前通過(guò)雙擊模塊后彈出靜態(tài)對話(huà)框進(jìn)行設置。但是，在對時(shí)變系統進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，研究變參數模型的時(shí)候，模塊的參數需要根據仿真環(huán)境的要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化，這是無(wú)法通過(guò)設置靜態(tài)框實(shí)現的。從盡量貼近實(shí)際工程應用的角度考慮，建立變參數的電機模型非常有必要?；趯?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/Simulink">Simulink中集成PMSM模塊不足的分析，本文提出改進(jìn)方式，根據實(shí)際需求對庫文件電機模型做修改，再重新封裝，導入系統中實(shí)現仿真。

　　打開(kāi)SimPowerSystems工具箱集成的PMSM仿真模塊，鼠標右擊并選擇“Look Under Mask”命令，將出現其內部結構。模型中包含4個(gè)block塊，需要修改的兩個(gè)為Electrical model(電氣模型)和Mechanical model(機械模型)。由于系統封裝過(guò)的PMSM組件處于鎖定狀態(tài)，不允許用戶(hù)對其直接修改，只能修改庫文件[5]。一般的操作步驟為：

　　1)解鎖。選中模塊右擊，在Link options中選擇Go to Library block，然后在打開(kāi)的庫模型中選擇Edit/unlock library完成解鎖。

　　2)修改。找到需要修改的模塊，替換成信號端、Fcn函數等。

　　3)更新。返回仿真界面，點(diǎn)擊菜單Edit/Update diagram，更新修改的庫模型到仿真中。

　　圖1給出了引出溫度temp前后的PMSM封裝對比。仿真時(shí)temp外部引腳可接上常量，變量，或者用S-Function寫(xiě)的含參變量的任意信號，模仿具體工況下的溫度動(dòng)態(tài)變化，修改過(guò)的PMSM模型內部結構見(jiàn)圖2。

　　圖3所示的電氣模型內部結構中，電阻和磁鏈隨溫度變化而變。交、直軸電感隨電流變化而變，其對應關(guān)系由電機的實(shí)測電感參數確立，在本文下一部分將舉例說(shuō)明。

　　該法是對原PMSM模型的重新封裝，方便快捷，適用于其他任何參數。不過(guò)，由于對庫文件做了改動(dòng)，當仿真文件移動(dòng)到別的環(huán)境下時(shí)，需將庫文件一起拷貝，降低了移植性。