無刷直流電機的建模與仿真

1、無刷直流電機的建模與仿真 無刷直流電機的建模與仿真一、引言 一、引言隨著無刷直流電機在伺服系統(tǒng)、電動汽車、機器人及家用電器等領域的廣泛應用，人們對電機及其系統(tǒng)的運行分析和優(yōu)化設計也越來越關注。借助建模與仿真技術，人們可以研究、分析整個電機系統(tǒng)的各類定量關系，提取設計、分析和調試電機及其驅動系統(tǒng)所需的信息、數(shù)據(jù)和資料。本文主要研究反電動勢近似梯形波的永磁無刷直流電機模型的建立與仿真，通過MATLAB/SIMULINK，構建一個無刷直流電機

2、的控制系統(tǒng)模型，并對其進行仿真分析。 二、無刷直流電機的數(shù)學模型 二、無刷直流電機的數(shù)學模型無刷直流電機具有梯形的反電動勢、矩形電流波形，定子與轉子的互感是非線性的，因此不宜采用坐標變換的方法進行分析。為了便于分析，簡化系統(tǒng)的模型，假設電機鐵磁部分的磁路為線性，即不計飽和、剩磁、磁滯和渦流的影響；不考慮電樞反應對氣隙磁場的影響；三相定了為 Y 形連接。由此可得無刷直流電機三相繞組的電壓方程如下： （1）? ? ???? ? ?????

3、? ???? ? ???? ? ???? ? ????? ? ???? ? ???? ? ???? ? ????? ? ???? ? ???cbacbaC CB CABC B BAAC AB AcbacbaeeeiiipL L LL L LL L LiiiRRRuuu0 00 00 0其中 ， ， ——三相相電壓； ， ， ——三相相電流； a u b u c u a i b i c i， ， ——三相反電動勢； ， ， ——三相

4、繞組的自感； a e b e c e A L B L C L， ， ， ， ， ——各相繞組間的互感； AB L AC L BA L BC L CA L CB L——繞組電組（假設三相相等） ； ——微分算子； R p對于轉子使用永磁材料構成的無刷直流電動機，轉子的影響可忽略，可認為電感是常數(shù)，與轉子位置無關， 即：； C B A L L L ? ? M L L L L L L CB CA BC BA AC AB ? ? ? ?

5、 ? ?又因為三相繞組為 Y 形連接，無中線，所以任意時刻總有 成立。由此，三相繞 0 ? ? ? c b a i i i組的電壓方程（1）可簡化成：（2） ? ? ???? ? ????? ? ???? ? ???? ? ???? ? ????? ? ???? ? ???? ? ???? ? ????? ? ???? ? ???cbacbacbacbaeeeiiipLLLiiiRRRuuu0 00 00 00 00 00 0據(jù)此可以推

6、得無刷直流電動機三相定子繞組的等效電路，如下圖 1 所示：圖 2：電機電壓方程 ：電機電壓方程在此模型中，利用電流測試模塊直接獲得三相電流，反電動勢利用可控制電壓源實現(xiàn)。3．2 反電動勢模塊 反電動勢模塊理想的無刷直流電動機三相反電動勢為梯形波、依次相差 電角度。由于 MATLAB 中實 ? 120現(xiàn)梯形波比較困難，所以采用削去頂部的正弦波代替（該方法原理圖見圖 3） 。eωtAπ/6π 2π5π/6 7π/6 11π/6 00.51-