Simulink中PMSM模型的改進(jìn)在電機控制仿真中的工程應用

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

最終得到函數關(guān)系，其擬合曲線(xiàn)見(jiàn)圖4。由圖可見(jiàn)，因為磁飽和效應，交、直軸電感分別隨電流幅值增大而減小。不過(guò)考慮到實(shí)際工程應用的可行性，這里忽略了交、直軸之間的耦合效應，所以不像一些文獻所描述的，電感會(huì )同時(shí)受交、直軸電流幅值影響。

　　仿真結果

　　首先，我們使用SIMULINK庫里的原始電機模型，搭配根據實(shí)際電機參數導出的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見(jiàn)圖5，很明顯，由于原始電機模型未考慮磁飽和效應，導致實(shí)際輸出扭矩(黃色信號)逐漸大于參考扭矩值(90Nm，紅色信號)，在仿真結束時(shí)(1秒)扭矩誤差大于5Nm，這是因為交、直電感值未隨著(zhù)電流增大而減小，使得電機模型算出的扭矩偏大。

　　為了驗證修改后的電機模型在整個(gè)控制算法中的準確性，將模型導入整個(gè)控制系統中，結合MTPA控制算法再進(jìn)行仿真。同樣的控制算法，同樣的參數設置下，最后實(shí)際扭矩輸出基本吻合參考扭矩值，在仿真結束時(shí)(1秒)誤差小于1Nm，詳見(jiàn)圖6。

　　在這個(gè)仿真測試中，尚未加入溫度補償算法，所以將溫度輸入參數設定為20度的常量。但是，如果有較準確的電機溫升模型，用戶(hù)可以方便的添加溫度函數，并根據溫升模型建立相應的扭矩補償算法，從而使得整個(gè)扭矩控制算法更貼近實(shí)際工況[6]。

　　結論

　　整個(gè)永磁同步電機控制器的軟件算法開(kāi)發(fā)是一個(gè)需要不斷測試驗證、不斷改進(jìn)的較長(cháng)過(guò)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)模型在仿真中應用廣泛，本文針對Simulink中集成的永磁同步電機模型的改進(jìn)，對于控制算法提出了改進(jìn)要求，減少了實(shí)驗次數，有效提高了開(kāi)發(fā)效率，對于實(shí)際工程項目具有重要意義。