【实例简介】
Simulink的BLDC建模与仿真。
基于 MATLAB/ Simulink的BLDC建模与仿真分析
Modeling and Simulation Analysis of BLDC Based on MATLAB/Simulink
曳动工具(4)
搭建,同时考虑实际电机参数,配合υ mergui流工作的扇区。结合目标线电流I拟合出各三
可较真实地模拟电机和逆变器的工作运行情况。相相电流Iabc。将电机实际工作labc与拟合
控制系统中 Speed controller为转速闭环Iabc比较,产生逆变器功率开关驱动信号,实
控制器,采用PI控制算法。该控制器内部的结现实际工作电流实时跟踪给定电流值。
构见图3
加/减連
积分
曲线
上下限
转矩输出1+
电流调
节器
叫开关控制脉冲
一阶低通
滤波器
abe
Lab
图3 Speed contro控制器内部控制
N∵为输入目标转速命令,N为电机实测的
图4 Current conltrol控制器内部控制
反馈转速。N经过设定的加减速度曲线达到目
整个控制系统中,速度环为外环,电流环
标转速,仿真中设定加速1000rpm/s,减速
为内环,最终通过对电机电流的控制,实现对
1000rpm/s。实测的电机转速N需要经一BIDC的速度控制。
阶低通滤波处理后,与目标转速比较。比较误32控制系统仿真分析
差经过PI调节器输出目标转矩Te',完成转速
在变负载条件下进行调速仿真,以测试
闭环搭建,速度环的输出Te'输入至电流控制BLDC的动态特性。设定仿真时间2s,电机速
器。
度0s-1s加速到500r/min,1s-2s转
电流控制器( Current Control)控制见图4。速降为0r/min。同时负载转矩T也发生变化,
Te'经过T/Ⅰ模坎,计算出目标线电流I。0s~0.5s,Tl为0;0.5s-1.5s内Tl为
T/I模块利用上述的电机模型转矩和电流关系11N·m,1.5s-2s内T为-11N·m。
来实现。Hall通过传感器采集电机转了位置
仿真所得定子A相电流波形如图5所小。
信号,通过对位置信号的处理,可得到三相电
Stator current i_ a(A)
10
IAINUIAII
a agduuungriguininiu ww
5
-10
0.2
0.4
06
0.8
1.2
1.4
16
1.8
图5电机定子A相电流
由图5可见,0s-0.5s电流变化的频率
1s~1.5s,电流变化频率变小,电机
变大,电机处于加速运行状态。该段时间内,处于减速运行状态。该段时间,电流峰值维持
电机空载运行,电流峰值为7A,电机加速过2.5A,电机带载减速。
程是匀加速。
1.5s~2s,电流值保持8.5A。此时电
0.5s~1s,电流变化频率恒定,电机稳流不变化,电机转速为0r/min,且输出恒定
速运行。该段时间,电流峰值维持8.5A,电静态转矩。
机带载稳速运行。
电机输入转速变化由线如图6所示。
10.16629cnk1674-2796..04.001
基于 MATLAB/ Simulink的BLDC建模与仿真分析
电动工买(4)
Modeling and Simulation Analysis of BLDC Based on MATlAB/Simulink
Speed ref(rpm)
400
300
200
100
02
04
06
08
12
14
16
18
图6电杪设定目标转速
由图6可见,0s~0.5s,电机目标转速设定的曲线匀减速,1.5s转速减至0。1.5s
按设定的加速度进行匀加速,0.5s转速达到
2s,电机目标转速恒定为0。
500r/min。0.5s~1s,电机目标转速恒定
电机实测转速曲线如图7所示。
为500r/min。1s~1.5s,电机目标转速按
Rotor speed(rpm)
38
400
300
200
100
0
02
0,4
0.6
0.8
2
1.4
图7电机转速
由图7可见,0s~0.5s电机转速达到超调(1%以内),1.5s转速波动在1%以内。
500r/min,0.5s~1s电机维持500r/min仿真波形显示,电机输出转速较好地跟随了设
不变,1s~1.5s电机转速降为0,1.5s
定的目标转速。
2s电机转速维持0r/min。
电机转速闭环输出的参考转矩曲线如图8
对比图6和图7可知,0.5s电机转速略有所示
Te ref(n*m)
10
-10
0
0.2
0.4
0.8
08
1.4
16
18
图8电机计算目标转矩
由图8可见, Te ref为系统速度环输出值
载下减速到0,计算出参考转矩为2N·m。1.5s
0s-0.5s,电机以10N·m的参考转矩加速。
2s,电机在-11N·m负载下转速保持0r/
0.5s~1s,电机在11N·m负载下保持转速
min。
500r/min。1s-1.5s,电机在11N·m负
电机实测输出转矩曲线如图9所示。
(下转第9页)
4
1016629/cnk1674279604001
铁耗测量的准确度研究
The Study of the Iron Loss Measurement
电动工买4)
算方法忽略了定子铁芯的感抗,随着电机测试电机制造企业对高效及超高效电机的设计提供
技术的不断发展,如能在试验中测得或计算出基本的保证。
定子铁芯感抗,再对上述计算方法略加修正,
负载试验的铁耗可更加精确。
参考文献
4结语
王传军,金惟伟,陈亘,等.高效和超高效电机低不确
IEC60034-30:标准的实施对我国的
定度效率测试系统的研究与设计J.电机控制与应
用,,37(4):1-5
电机企业E是一个挑战也是一个机遇。为适应2]顾德军.不同测试方法对电动机效率的影响U]电机控
标准,我国大部分电机企业都在研究和开发高
制与应用..37{5):52-54
效电机,以满足国内市场和对外出口的需求
3]国际电工委员会单速三相鼠笔式感应电动机的有效
等级代码儿S]北京:中国标准出版社,
相配套的电机试验方法也在不断地发展和完善。
4 Rotating electricalmachines-Part 2-1: Standard
我国已经提出高效电机必须采用IEEE112B
methods for determining losses and
法,对于负载铁耗的修正在GB/T1032-
efficiencyfrom tests (excluding machines for
中已经提及,电机效率的准确测试将为我国的
traction vehicles): IE C60034-2-1- [S
(上接第4页)
Electromagnetic Torque(N"'m)
10
5
0
5
10
0.2
04
06
0.8
1.2
14
16
18
图9电机输出转矩
对比图8和图9可知,电机目标转矩与实参考文献
测转矩曲线波形变化一致,证明电机实际输出m]c.T.Iu,B.M.Iin,andJ.S.Pam. Design
转矩较好地跟踪了速度环输出的转矩。同时,
and development of a zero-emission Scooter
发现电机实际输出的转矩存在转矩波动。
for Taiwan[J]. Journal of Power Source, 1996
59(5):187-187
综上,在速度变化结点和负载转矩变化结2]J.W. Dixon and I.A.Lea. Current control
点,速度环的动态响应较灵敏。证明采用转速
strategy for brushless dc motors based on a
/电流閉环控制,电机的转速特性好。同时,
common dc signal[j]. IEEE Trans on Power
Electronics,2002,17(2):232240
仿真模型参数(PI值等)选取合理。
[3]郁亚南,黄守道,成本权,等.绕组类型与极槽配合对
结语
永磁同步电动机性能的影响[].微特电机,(2)
21-23
本文在介绍BLDC模型的基础上,搭建了
[4 Thomas M Jahns Motions control with
其 MATLAB的速度闭环模型和电流闭环模型,
permanentmagnet AC machines[J]. Proceeding of
仿真BLDC速度闭环控制方法在变负载情况下
the ieee,1994,82(8):1241-1252
的调速性能。结果表明,利用转速/电流双闭
[S]洪南生,刘元江.永磁无刷直流电机转矩波动分析与降
低方法研究[J,福建电力与电工,1997(9)
环控制,电机实现良好的静态/动态响应。
10.16629/cnki.1674-279604002
【实例截图】
【核心代码】
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