永磁同步電機向量控制（四）——simulink模擬搭建
0 整體模擬截圖
1 電機模型的選擇及引數設定
1.1 型號設定
永磁同步電機的英文縮寫為PMSM，全稱 Permanent Magnet Synchronous Machine。在 library 內搜尋 Permanent 即可找到它。
- number of phase 電機相數
- Back EMF waveform 反電動勢波形
- sinusoidal 正弦波
- Rotor type 轉子型別
- salient-pole 凸極
1.2 引數設定
在此模擬中沒用系統自帶的典型電壓模型，為了便於以後實驗，用的是實驗室已有電機的引數。
1.3 高階設定
2 變換環節的設定
2.1 3/2 變換 和 2/2變換 functions的設定
function 內數學變換程式：
function [ia,ib] = fcn(Ia,Ib)
ia=sqrt(2/3)*sqrt(3/2)*Ia; % 3/2變換 N3/N2 = 2/3 且 ia + ib + ic = 0
ib=sqrt(2/3)*(1/sqrt(2)*Ia+sqrt(2)*Ib);
end
function [id,iq] = fcn(ia,ib,theta) %#codegen id=ia*cos(theta)+ib*sin(theta); % 2/2變換 iq=-ia*sin(theta)+ib*cos(theta); end
2.2 兩相旋轉變兩相靜止部分function設定
function Uref = fcn(uq,ud,iq,id,theta,wr)
Np=4;
we=Np*wr;
Lq=0.0054 ;
Ld=0.0045;
pisa=0.8767;
ud=ud-iq*we*Lq;
uq=uq+id*we*Ld+we*pisa;
ua_out=ud*cos(theta)-uq*sin(theta);
ub_out=ud*sin(theta)+uq*cos(theta);
Uref=[ua_out;ub_out];
end
以上三個變換的程式編寫均以永磁同步電機向量控制（二）——座標變換中所寫公式編寫。
3 PI 引數的計算
由電機引數
Rs = 0.415
Lq = 0.0054
Ld = 0.0045
J = 1
B = 0.0025
flux = 0.8767
P= 4
由 PI 引數整定文章內公式計算出得
如圖所示將PI引數輸入到PI調節器中，上圖是我自己做的一個VB小程式，把計算公式寫在裡面了，算是偷個懶。
4 實驗結果
4.1 空載輸出特性
轉速波形
穩定性：系統無明顯的超調，在到達給定轉速後很快穩定下來。穩定性優良。
準確性：準確跟隨速度給定。準確性優良。
快速性：由於電機較大，轉動慣量達到了J=1，所以0.65s左右轉速升到800r/min,可見系統的快速性還是相當不錯的。
定子三相電流波形
三相定子電流呈現較好的正弦特性，在到達給定轉速後，迅速降低，到0-0.2附近波動。
電機轉矩波形
電機轉矩波形穩定在額定轉矩附近，在到達給定轉速後迅速降低，進行維持穩定轉速的微調。
4.2 帶載輸出特性
4.2.1 帶20N負載輸出特性
轉速波形
基本無明顯速度降落。放大後速降在0.5很快就恢復到給定值。
三相定子電流波形
三相定子電流正弦特性完好，且在給定負載後反映迅速。
轉矩波形
轉矩波形穩定，在到達給定後迅速降低，突加負載後迅速上升，效能優良。
4.2.2 帶100N負載輸出特性
轉速波形
在突加負載100N後，速度有一個較小的降落後迅速的返回給定值，效能優良。
三相定子電流波形
定子三相電流與20N負載一個明顯的區別，在突加負載後，定子電流先增大到額定電流大小，按照最大電流升速，再減小至100N轉矩所需要的電流大小，穩定轉速，證明PI調節器引數設定合理，既有良好的抗擾效能。
轉矩波形
同上，100N轉矩波形與20N轉矩波形的區別也在於，在突加負載後，轉矩先增大到最大轉矩，以最大的轉矩升速，再減小至維持給定轉速的轉矩大小。
小結：按照解小剛老師論文的闡述，以及陳伯時書籍上非同步電動機向量控制的對照，對永磁同步電機，座標變換解耦以及PI引數設定，形成了整個模擬基礎。實驗效果較為良好，學到了很多永磁同步電機的知識。
個人感想：在模擬時候，內心是跟隨那轉速波形一點一點波動的。看到轉速一點點到達給定，看到轉速在突加負載時迅速返回給定，心中更是激動不已。其中當然有很多失敗的過程，比如電機模型內跟隨A相相位設定不當，導致一下午換了多種電機模型換了多個PI引數，波形仍然不堪入目的時候，內心也是比較失落的。不過似乎我比較熱愛我的專業，就算這樣仍然一直坐在實驗室，繼續更換電機繼續更換引數，雖然很枯燥卻樂在其中。還有一點就是看論文確實很重要，作者的思想和提供的參考論文，都是我們專業最精華的知識，我們的大部分問題都可以通過查論文來解決。通過看這些論文，我從側面體會到未來研究生的生活，就好想一個檢索機和一個記錄儀，一遍遍的在各大學者書籍中尋找自己需要的知識，然後記錄下來。這個檢索的過程是相當兀雜的，想要記錄下來也需要耐心。但轉念一想，想到自己能在如果盛大的知識的海洋裡遨遊，尋找寶藏，這又是多麼何樂而不為的美好。路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索，以此與各位互勉。