基于 MATLAB／SIMULINK 永磁同步电动机变

结构调速系统的建模与仿真

 

　　摘  要　研究如何利用变结构控制理论设计永磁同步电动机的调速控制
系
统，这种控制系统基于同步电动机的转子磁链定向控制理论；论文中还对该
系统进行数学建模，并通过 MATLAB／SIMULINK

 

进行了仿真实验。　　

  关键词

 

　永磁电机　调速系统　仿真

1　引言

　　永磁同步电动机转子旋转时转子磁场在定子绕组中产生正弦波形的反电
势，采用这种电机的调速系统一般称之为正弦型永磁同步电动机（PMSM）
调速系统。PMSM 多采用变频器供电，并引入矢量控制理论对电机实行磁场定
向控制，大大改善了电机的调速性能和运行特性。
　　本文详细论述了如何使用变结构控制理论来设计 PMSM 的调速系统。文中
采用特定方法不断改变控制系统的结构参数，并设计系统的控制率，从而使
电机的起动、运行、调速和制动达到预期的效果，并且系统对模型参数和外部
干扰具有很好的适应性，鲁棒性很好。论文最后还利用 MATLAB 软件提供的仿
真工具 SIMULINK 对 PMSM 的变结构控制系统进行了可靠的仿真试验。　　

2　PMSM 调速系统的数学模型

　　采用转子磁链定向的矢量控制（即 i

s

d

＝0）方法对 PMSM 调速时，要求

电机定子三相电流合成的空间综合矢量 i

s

应该位于 q 轴上，此时定子电流全

部用来产生转矩。若令 I＝i

s

，K

T

＝p

m

Ψ

r

，则电磁转矩方程为

这种控制方式最为简单，只须准确检测出转子空间位置（d 轴），通过控制逆
变器输出使三相定子电流的合成矢量位于 q 轴上即可。设电机转子的初始位置
恰好为 d 轴与 A 轴重合处，转子旋转后 d 轴与 A 轴夹角为转子瞬时角速度。则
当定子三相电流满足下列关系时，其合成矢量 i

s

必与 q 轴重合