六相永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)分析與仿真
趙興濤，楊貴杰，楊金波
(哈爾濱工業(yè)大學，黑龍江哈爾濱150001)
摘要：分析了永磁同步電動機在六相靜止坐標系下的數學模型，基于空間矢量解耦的方法，建立了六相永磁同步電動機在兩相同步旋轉坐標系下的數學模型。在Matlab／Simulink環(huán)境下構建了六相永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)仿真模型。仿真結果驗證了所建數學模型和仿真模塊的正確性，證明了六相永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)具有動態(tài)響應快、穩(wěn)態(tài)精度高、轉矩脈動小等優(yōu)點。
0 引 言
與傳統(tǒng)三相永磁同步電動機(以下簡稱PMsM)相比，多相PMsM具有很多突出的優(yōu)點：降低了對功率器件容量的要求，易于實現低壓大功率調速；由于相數冗余，運行可靠性高；可以有效消除磁動勢5、7次等高次諧波，轉矩脈動小。目前對多相PMsM的研究尚不成熟，限制了多相PMSm的應用。六相PMsM的定子繞組由兩套三相繞組組成，三相PMsM有很多成熟的理論和經驗可以直接應用在六相電機上。相比于其它多相電動機，六相PMSM．的應用比較廣泛。
本文建立了六相PMsM的數學模型，在此基礎上建立了六相PMsM矢量控制系統(tǒng)的模型，并基于Matlah／Simulink進行仿真驗證。仿真結果驗證了所建模型的正確性，證明了六相PMsM矢量控制系統(tǒng)具有優(yōu)越的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，為進一步研究六相PMsM矢量控制系統(tǒng)奠定了基礎。
1六相PMSM數學模型
1．1六相靜止坐標系下電機數學模型
六相PMsM的定子繞組由兩套三相繞組組成，如圖l所示。第一套繞組記為ABc，第二套繞組記為XYZ，每套三相繞組中各相繞組軸線在空問上相差120o，兩套三相繞組對應相之間的夾角為30o。為了便于分析，假設六相PMsM為理想電機，并按照電動機慣例選取坐標系的正方向。
在上述條件下，六相PMsM在六相靜止坐標系下的電磁關系為以下形式。
(1) 定子電壓方程
式中：US為定子電壓向量，US=[UA UB UC UX UY UZ ]T;is為定子電流向量，is=[ia ib ic ix iy iz ]t; ψs為定子磁鏈向量，ψs=[ψA ψB ψC ψX ψY ψZ ]T；RS為定子繞組電陰矩陣，RS=RI6×6,RS為定子電阻，I6×6為單位矩陣。
（2）定子磁鏈方程
式中：LS為定子電感矩陣，LS=
鏈幅值；F(θ)為轉子磁鏈在定子中作用的比例系數矩陣，F(θ)=[cos θ cos(θ一120o)cos(θ-240o)cos(θ-30o)cos(θ—150o)cos(θ270o)]T；θ為轉子軸線與定子A相繞組軸線的夾角(電角度).
六相PMSM的定子電感矩陣包括定子自感和定子同互感。限于篇幅．在此不做詳細介紹，僅列出其結果.
(3)電磁轉矩方程
根據磁共能原理，六相PMSM轉矩方程可表示為：
式中：T為電磁轉矩;P為轉子極對數；Wf為磁共能.
(4)轉子運動方程
式中：T為負載轉矩；B為阻尼系數；ω為轉子電角速度；J為轉動慣量。
由以上分析可以看出，由于維數的增加，尤其是電感矩陣維數的增加，大大增加了電機數學模型的復雜程度，這給多相電機的控制帶來了很大的困難。因此，必須采取合適的坐標變換，以簡化電機模型。
1．2坐標變換
|
