发布时间 : 星期五 文章无刷直流电机电流滞环控制策略仿真更新完毕开始阅读ecdbbe8433d4b14e852468ac
江苏科技大学本科毕业设计（论文）
图4-1 无刷直流电动机控制系统设计框图
无刷直流电机的本体模块是系统仿真建模的主要部分。所以，文章中本节的研究论述的重点就是用SIMULINK环境对电机的本体进行建模。MLDCM本体模型由以下三个模块组成，下面就各个模块做了简单的介绍。
（1）MLDCM本体模型的电压方程和反电动势模块
图4-2 无刷直流电动机本体模块结构框图
无刷直流电机本体模型的电压方程和反电动势模块如图4-2所示。这两个模块当中有很多物理量是互相使用的，故将这两个模块建立在一起。电压方程式中的eA、eB、eC是由反电动势模块得出。电枢绕组中反电动势的波形与气隙磁场波形、转子转速和转子相对于定子电枢每相绕组的位置有关。当电动机不考虑电枢反应的时候，如果电机的转速不再发生变化，那么电动机的电枢绕组反电动势
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的波形就是梯形波，并且当电机带负载的时候和不带负载时的气隙磁场的波形都是一样的。
(2)无刷直流电动机M的电机本体模型
把以上三个模块组合起来就构成了无刷直流电机的电机本体模块，如图4-3所示。由图可知，电机本体模块的输入为三相电压、转速和负载转矩，输出为定子电枢绕组的电枢电流、三相反电动势、电磁转矩、转子的转角和转子角速度。
图4-3 无刷直流电机的电机本体模块
如图4-4所示显示了无刷电机在采用星形两相导通三相六状态的方式下工作时并在理想的情况下的时候的反电势的波形曲线[20]。
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图4-4 三相反电动势波形
现在我们用它的第一个阶段来说，在这个时候电机的A相反电动势是在最大值Em的地方，它的B相反电动势是在它的反向最大值-Em的地方，它的C相反电动势在这个时候正是在换向的时候。我们可以根据电机转子的位置和它的转速的大小，我们可以求出各个阶段的反电势的变化曲线。因此我们可以得出它们之间的关系。如下表1所示显示了我们可以采用多段分析法，最终解决了我们在对无刷电机的反电势求值方面出现的问题。
表1 转子位置和反电动势之间的线性关系表
转子位置 Ea k*w Eb -k*w k*w*Ec 0~?/3 ??-Pos?/??/6?+1? ?/3~2?/3 k*w k*w*?Pos-?/3?/??/6?-1??-k*w 2?/3~? k*w*?2*?/3-Pos?/??/6??1??k*w -k*w ?~4?/3 4?/3~5?/3 -k*w -k*w k*w k*w*?4*?/3-Pos?/??/6?+1?k*w*?Pos-??/??/6?-1? ??k*w k*w*?Pos-5*?/3?/??/6?-1? 5?/3~2? ?-k*w 25
k*w
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在表1中：k是电机的反电动势系数(V/(r/min))，Pos是电机的电角度(rad)，w是电机的角速度(rad/s)。电机的反电势我们可以通过它转过的电角度的大小来求得。
4.2.2 转矩计算模块
如下图4-5所示显示了电机控制系统的转矩计算模块是可以由式（3）得出的。其中电枢电流和反电势是模块的输入，输出是电机的电磁转矩，它是输入经过比例乘积加法运算而得到的。
图4-5 转矩计算模块结构框图
图4-5是无刷电机的转矩计算模块结构图。如果我们用波形为方波的电流来驱动电机，那么相电流幅值的大小、相电流和相电动势它们之间存在的相位差的大小，直流电机在实际的生产工作中它产生的电磁转矩的大小主要就是由上述这些因素决定的。如果电机的相电流和相电动势的幅值保持不变，那么无刷直流电动机产生的电磁转矩最大的时候是当波形为方波的相电流和波形为梯形波的相电动势，它们的波形在最大幅值处是重合的时候[21]。
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