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Simulink自带PMSM模块

  • 1.Configuration（配置）
    • 1.1 Number of phases
    • 1.2Back EMF waveform
    • 1.3Rotor Type
    • 1.4Mechanical input
    • 1.5Preset model
  • 2.Parameters（参数设置）
    • 2.1Stator phase resistance Rs (ohm)
    • 2.2Inductances [ Ld(H) Lq(H) ]
    • 2.3Machine constant
    • 2.4 Inertia, viscous damping, pole pairs, static friction
    • 2.5 Initial conditions
  • 3.Advanced（高级设置）
    • 3.1 Sample time
    • 3.2 Rotor flux position when theta = 0

做矢量仿真时Matlab自带了PMSM模块，我用的是Matlab2016b。
该模块位于Simulink中的Simscape----Power Systems----Specialized Technology----Fundamental Blocks----Machines----Permanent Magnet Synchronous Machine。该模块如下图所示：


双击模块，可以看到能配置的参数如下图所示：

1.Configuration（配置）

1.1 Number of phases

相数。
3：三相PMSM；
5：五相PMSM；
当Back EMF waveform被设置成Trapezoidal时，或者Rotor type被设置成Salient-pole时，此处不能进行功能选择。

1.2Back EMF waveform

反电动势波形。
Sinusoidal：正弦波激励；
Trapezoidal：梯形波激励；
无论选择哪种激励方式，相数都不能选择为5。

1.3Rotor Type

转子类型。
Salient-Pole：电机转子为凸极型；
Round：电机转子为圆柱形。

1.4Mechanical input

机械输入方式。
Torque Tm：负载转矩；
Speed：机械角速度。

1.5Preset model

电机类型。
NO：可以对电机参数进行修改；
其他：选择其他类型电机，电机参数已经确定，不能对电机参数进行设置。

2.Parameters（参数设置）

2.1Stator phase resistance Rs (ohm)

设置电机定子电阻的大小，单位为欧姆。

2.2Inductances [ Ld(H) Lq(H) ]

设置电机定子电感大小，单位为亨。

2.3Machine constant

电机常量值。
Specify：Flux linkage established by magnets(V.s)：此时可以对永磁体磁链进行设置，单位为Wb。
Voltage Constant：可以对Voltage Constant进行设置，单位为V/krpm。
Torque Constant：可以对Torque Constant进行设置，单位为N.m。

2.4 Inertia, viscous damping, pole pairs, static friction

分别设置电机的转动惯量、阻尼系数、极对数、

2.5 Initial conditions

电机的初始状态。可以设置包括机械角速度，转子位置，相电流ia和ib的大小。

3.Advanced（高级设置）

3.1 Sample time

采样时间。当powergui设置为continue时，默认为-1，表示采用内部的采样时间；当powergui设置为discrete时，可以对采样时间进行设置。

3.2 Rotor flux position when theta = 0

设置同步旋转坐标系的选择。
当选择Aligned with phase A axis(Original Park)：表示同步旋转坐标系采用的是常见的坐标系。即如下图的坐标系。


当选择90 degrees behind A axis（modified Park）：表示同步旋转坐标系采用的是MATLAB自身所采用的坐标系。如下图：


可以明显看见，两者之间相差了90度。

Q：有时候仿真模型中电机输出的角度通常乘以一个常数再减去pi/2，为什么？
A：PMSM的数学模型整个计算过程中使用的都是电角速度量，或电角度量。而从电机输出的角度却是机械角度，需要将机械角度θm转换为电角度θe，两者的关系是θe = P*θm。P为极对数。

因此搭建仿真模型的时候可能会出现三种情况：

1.选择Aligned with phase A axis(Original Park)，且采用图表一的时候，可以直接使用电机的转子位置角度进行坐标转换计算，不需要将电角度减去pi/2。
2.选择90 degrees behind A axis（modified Park），且采用图表1的时候，需要将电角度减去pi/2后再进行坐标变换计算。
3.选择90 degrees behind A axis（modified Park），且采用图表2的时候，不需要将电角度减去pi/2。

如此才能得到正确的仿真结果。

本文标签： 模块matlabSimulinkPMSM

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