六相永磁同步电动机磁场定向控制实例

六相永磁同步电动机磁场定向控制方案实例：

本文在分析了六相永磁同步电动机(PMSM)的数学模型的基础上，建立了六相PMSM矢量控制系统的仿真模型。同时，利用数字信号处理器TMS320LF2407的强大资源来实现矢量控制算法。最后，仿真分析和实验结果相符合，而且使得系统能够获得很好的性能。

在满足一定的假设条件下，我们建立p对极N相正弦波永磁同步电动机在abc 坐标下和dq 坐标下的状态数学模型：

⎡ψs⎤⎡Lss⎢ψ⎥=⎢L⎣r⎦⎣rs

Lsr⎤⎡is⎤⎡ψfs⎤⎡us⎤⎡ψs⎤⎡is⎤

，+⎢=p⎢⎥+R⎢⎥ ⎥⎥⎢⎥⎢⎥Lrr⎦⎣ir⎦⎣ψfr⎦⎣ur⎦⎣ψr⎦⎣ir⎦

r

r\"rkd

rkq

)

式中 R=diag(r

Lrs− 定转子绕组之间的互感矩阵

⎡Lkd1

Lrs=Lsr=⎢

⎣Lkq1

Lkd2Lkq2

Lkd3\"Lkdn⎤

⎥Lkq3\"Lkqn⎦

Lrr−转子绕组的电感系数矩阵

⎡Lkd

Lrr=⎢

⎣0

0⎤ Lkq⎥⎦

Lss-定子绕组电感系数矩阵

ψfs-永磁体产生的磁通链过定子绕组的磁链

ψrs-永磁体产生的磁通链过定子绕组的磁链

r,rkd,rkq-定子绕组，直轴阻尼绕组和交轴阻尼绕组

p-对时间的求导算子p=dq系统的磁链方程

d

dt

假设气隙磁场按正弦分布，忽略磁场的高次谐波分量，通过合适的变换矩阵

By fresh101 2008-10-15

得到：

⎡pLskd2⎢Ld−

rkd+pLkd⎡ψd⎤⎢

=⎢⎥=⎢⎣ψq⎦⎢0

⎢⎣

⎤

⎥⎥⎡id⎢

pLskq2⎥⎣0

⎥Lq−

rkq+pLkq⎥⎦

0

ψdq

0⎤⎡ψfsd⎤

⎥+⎢⎥iq⎦⎣0⎦

ψfsd-定子相绕组轴线与直轴一致时，永磁体产生的基波磁通链过该相绕组的磁链

ψfrd-永磁体产生的基波磁通链过转子绕组的直轴磁链

建立了p对极N相正弦波永磁同步电动机的数学模型后，有助于我们从控制的角度出发对其进行分析，进而实现各种先进的控制策略，只是基本而重要的步骤。

为建立六相PMSM的dq轴数学模型，假设：

(1) 电机定子绕组产生的磁动势波和磁场在空间上都按正弦分布； (2) 忽略电机铁心剩磁，磁路线性； (3) 不计定子表面齿、槽的影响。

在上述前提下，由图1所示的变换可得到dq坐标系下六相PMSM的磁链方程、电压方程和电磁转矩方程分别为：

⎡ud⎤⎡Rs

⎢u⎥=⎢⎣q⎦⎣0

0⎤⎡id⎤⎡ψd⎤⎡−ψq⎤

ω++p⎢⎥⎢⎥s⎢ψ⎥ （1） ψRs⎥q⎦⎣iq⎦⎣d⎦⎣⎦

⎡ψd⎤⎡Ld

⎢ψ⎥=⎢0⎣q⎦⎣0⎤⎡id⎤⎡ψf⎤

⎢i⎥+⎢⎥ （2） Lq⎥⎦⎣q⎦⎣0⎦

Tem=np(3ψfiq+(Ld−Lq)idiq) （3） Tem−Tl−RΩΩ=J

dΩ

（4） dt

By fresh101 2008-10-15

式中 ud, uq定子电压dq轴分量；Rs定子绕组相电阻；id, iq定子电流dq轴分量；ψd, ψq定子磁链dq轴分量；ωs电角速度；ψf永磁体产生的磁链（转子磁链）；Ld, Lq定子

绕组dq轴分量；np电机极对数；Tem电磁转矩；Tl负载转矩；RΩ阻力系数 Ω转子机械角速度；J转动惯量 控制系统框图：

软件实现方案：

By fresh101 2008-10-15

仿真和试验：

仿真和实验后得到的电流波形如下：

By fresh101 2008-10-15

结论：

基于TI公司数字信号处理器TMS320LF2407的矢量控制算法得以实现，实验后并对整个控制系统性能进行了分析。仿真分析和实验结果相符合，表明了模型合理，方法有效，六相PMSM矢量控制系统能够获得很好的性能。