Simulink应用：永磁同步电机空间矢量控制

lichengwan

永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）是一种在电动汽车、工业驱动和家电等领域广泛应用的高性能电机。它具有高效率、高功率密度和良好的动态特性，得到了广泛关注和研究。空间矢量控制（Space Vector Control，SVC）是一种用于控制PMSM的先进技术，它可以实现高精度的转矩和速度控制，并具有较低的谐波失真和高动态响应，是目前控制PMSM的主要方式之一。



电机控制是电动汽车整车控制的核心之一，也是目前发展纯电动汽车的研究热点，本文主要介绍如何使用Simulink搭建整个控制模型，内容是本人最近学习成果的大致总结，小白水平有限，内容不够精细，先狗头保命一波



。大家若想深入学习电机矢量控制，可搜索相关文献，SVPWM算法在网络上可以找到很多的案例和讲解。

电机矢量控制要点模型主要分为：电机模型、空间矢量变换、空间矢量调制(SVPWM)、PI调节器。接下来，我们一起来搭建矢量控制算法模型吧

一、电机模型

   



采集电机的三相电流、旋转角度、角速度以及电磁转矩

二、空间矢量变换



三相永磁同步电机是一个复杂系统，且具有多变量、解耦合以及非线性的特点，因此对永磁同步电机直接控制比较困难。通过坐标变换与解耦运算的方法，使得各个物理量从静止坐标系转换到同步旋转坐标系。结果可以将定子电流分解为励磁电流和转矩电流，且都为直流量。这样就可以分别对励磁电流和转矩电流进行实时控制，以达到直流电机的控制性能。

三、SVPWM矢量调制



这一部分为此算法的精髓，可以细分为扇区选择、各矢量作用时间、PWM信号产生

四、PI调节器



根据偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)进行控制(简称PID控制)，是控制系统中应用最广泛的一种控制规律。PI调节器构成的滞后校正可以保证稳态精度，一般调速系统的要求以动态稳定性和稳态精度为准，对快速性的要求可以差一些，所以主要采用P1调节器。

转速环控制作用：控制电机的转速，使其达到既能调速又能稳速的目的

电流环控制作用：加快系统的动态调节过程，使得定子电流更好地接近给定的电流矢量

整体模型



仿真结果



转速



三相电流



调制波

学习总结：

学习电机的空间矢量脉宽调制（SVPWM）是一次令人深刻的经历，这是一种广泛应用于交流电机控制中的高级技术。SVPWM的学习让小白我深入了解了电机控制中的向量运算和空间变换。SVPWM基于对空间矢量的控制，通过合理的算法和计算过程，将输入信号转化为对电机的有效控制信号。这需要对向量的运算和空间变换有深入的了解，并且需要熟悉相关的数学模型和计算方法。