使用Simulink搭建永磁同步電機空間矢量控制的方法

永磁同步電機（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）是一種在電動汽車、工業(yè)驅(qū)動和家電等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的高性能電機。它具有高效率、高功率密度和良好的動態(tài)特性，得到了廣泛關(guān)注和研究。

空間矢量控制（Space Vector Control，SVC）是一種用于控制PMSM的先進技術(shù)，它可以實現(xiàn)高精度的轉(zhuǎn)矩和速度控制，并具有較低的諧波失真和高動態(tài)響應(yīng)，是目前控制PMSM的主要方式之一。

電機控制是電動汽車整車控制的核心之一，也是目前發(fā)展純電動汽車的研究熱點，本文主要介紹如何使用Simulink搭建整個控制模型。大家若想深入學(xué)習(xí)電機矢量控制，可搜索相關(guān)文獻，SVPWM算法在網(wǎng)絡(luò)上可以找到很多的案例和講解。

電機矢量控制要點模型主要分為：電機模型、空間矢量變換、空間矢量調(diào)制(SVPWM)、PI調(diào)節(jié)器。接下來，我們一起來搭建矢量控制算法模型吧。

電機模型

采集電機的三相電流、旋轉(zhuǎn)角度、角速度以及電磁轉(zhuǎn)矩

空間矢量變換

三相永磁同步電機是一個復(fù)雜系統(tǒng)，且具有多變量、解耦合以及非線性的特點，因此對永磁同步電機直接控制比較困難。通過坐標變換與解耦運算的方法，使得各個物理量從靜止坐標系轉(zhuǎn)換到同步旋轉(zhuǎn)坐標系。結(jié)果可以將定子電流分解為勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流，且都為直流量。這樣就可以分別對勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進行實時控制，以達到直流電機的控制性能。

SVPWM矢量調(diào)制

這一部分為此算法的精髓，可以細分為扇區(qū)選擇、各矢量作用時間、PWM信號產(chǎn)生。

PI調(diào)節(jié)器

根據(jù)偏差的比例(P)、積分(I)、微分(D)進行控制(簡稱PID控制)，是控制系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的一種控制規(guī)律。PI調(diào)節(jié)器構(gòu)成的滯后校正可以保證穩(wěn)態(tài)精度，一般調(diào)速系統(tǒng)的要求以動態(tài)穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)精度為準，對快速性的要求可以差一些，所以主要采用P1調(diào)節(jié)器。

轉(zhuǎn)速環(huán)控制作用：控制電機的轉(zhuǎn)速，使其達到既能調(diào)速又能穩(wěn)速的目的；

電流環(huán)控制作用：加快系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)節(jié)過程，使得定子電流更好地接近給定的電流矢量。

整體模型

仿真結(jié)果

轉(zhuǎn)速

三相電流

調(diào)制波

總結(jié)

電機的空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）是一種廣泛應(yīng)用于交流電機控制中的高級技術(shù)。SVPWM基于對空間矢量的控制，通過合理的算法和計算過程，將輸入信號轉(zhuǎn)化為對電機的有效控制信號。