基于MATLAB的永磁体直线电机的设计

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基于MATLAB的永磁同步电机矢量控制系统的设计

基于MATLAB的永磁同步电机矢量控制系统的设计

Value Engineering———————————————————————作者简介:李艳芳(1983-),女,山西忻州人,硕士研究生,副教授,研究方向为电力电子技术和智能控制。

基于的永磁同步电机矢量控制系统的设计Design of Permanent Magnet Synchronous Motor Vector Control System Based on MATLAB李艳芳LI Yan-fang(西安工商学院,西安710200)(Xi'an Institute of Technology and Business ,Xi'an 710200,China )摘要:本文专注于永磁同步电机(PMSM )的转子磁场矢量控制策略,构建了一个转速与电流双闭环的矢量控制系统。

我们利用SIMULINK 工具,为该系统创建了仿真模型,并通过实验对其进行了验证。

分析结果显示,永磁同步电机矢量控制系统具有显著的优势。

此外,我们对系统进行了详细的建模和解析,并构建了一个恒定磁同步平台。

这一平台为后续的实验研究提供了坚实的基础。

Abstract:This article focuses on the rotor magnetic field vector control strategy of permanent magnet synchronous motor (PMSM),andconstructs a speed and current double closed-loop vector control system.We used SIMULINK tool to create a simulation model for this system,and verified it through experiments.The analysis results show that the permanent magnet synchronous motor vector control system has significant advantages.In addition,we have carried out detailed modeling and analysis of the system,and built a constant magnetic synchronization platform.This platform provides a solid foundation for subsequent experimental research.关键词:永磁同步电机;矢量控制;SIMULINK ;SVPWMKey words:permanent magnet synchronous motor ;vector control ;SIMULINK ;SVPWM 中图分类号:TM341文献标识码:A文章编号:1006-4311(2024)12-097-03doi:10.3969/j.issn.1006-4311.2024.12.0280引言在特定领域中,永磁同步电机常常面临较为严苛的使用环境,这些环境要求高精度和很强的适应性。

基于Matlab和LabVIEW的永磁同步电机控制系统设计

基于Matlab和LabVIEW的永磁同步电机控制系统设计

基于Matlab和LabVIEW的永磁同步电机控制系统设计杨娜;袁庆庆;宋斌【摘要】针对永磁同步电机控制系统设计时,单独采用Matlab建模仿真方式多参数整定繁琐的问题,提出了一种基于Matlab与Lab-VIEW相结合的混合仿真方法.首先,理论分析了永磁同步电机在多坐标系中的数学模型,利用该数学模型在Matlab/Simulink环境中搭建了底层电机控制模型,并基于LabVIEW设计了电机系统测试界面.然后,利用仿真接口工具包-SIT使Matlab和LabVIEW保持同步通讯,在LabVIEW上层测试界面上对电机系统仿真参数进行整定.最后,为验证该混合仿真方法的可靠性,分别建立传统Matlab仿真模型与混合仿真模型,对电机进行了仿真实验.研究结果表明,该混合仿真模型与Matlab单独仿真模型的结果具有较高的吻合性,并符合理论计算结果.这种混合仿真方法在保证实验结果的正确性下,简化了永磁同步电机控制系统的参数整定;同时能从LabVIEW界面上直接查看仿真波形,进一步缩短了调试时间,提高了系统仿真效率.%Aiming at dealing with multi-parameters setting problem when simulate control system for permanent magnet synchronous motors (PMSM) on Matlab platform,this paper proposed a novel hybrid-simulation method,which based on Matlab and LabVIEW platforms.First of all,theoretical analysis of mathematic model on multi-dimension system was provided,with which simulation prototype was built on Matlab/Simulink and testing interface was designed on LabVIEW.After that,SIT kit was used to keep synchronous communication between Matlab and LabVIEW,and parameters could be adjusted to control the prototype on LabVIEW.Moreover,simulation prototypes both based on Matlab and hybrid-simulation method were built to verify thereliability of this method.The results indicate that hybrid-simulation method coincide with Matlab simulation method,and also meet the calculation result.Furthermore,this hybrid-simulation method owns merits like reliable simulation results,simplify parameters setting,real-time waveform available on LabVIEW,shorter simulation period and higher simulation efficiency.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2017(034)003【总页数】5页(P278-281,303)【关键词】永磁同步电机;参数整定;Matlab;LabVIEW【作者】杨娜;袁庆庆;宋斌【作者单位】上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TH39;TM351永磁同步电机具有体积小、效率高、功率因数高、起动力矩大、温升低等特点,被广泛应用于各个领域,如:电动汽车、轨道交通、电梯等领域。

基于matlab的永磁同步电机调速系统的仿真

基于matlab的永磁同步电机调速系统的仿真

摘要本文首先介绍了永磁同步电机的国内外发展状况,然后介绍了永磁同步电机的结构及原理,接着建立了永磁同步电机的数学模型,并在此基础上用MATLAB 进行了仿真,最后进行了仿真及仿真结果的分析。

永磁同步电机是具有非线性、强耦合性、时变性的系统,在运行过程中会受到负载扰动等多因素影响。

以往研究永磁同步电机的做法是在硬件上搭建一个平台进行模拟,但是这样在做实验中难免会造成一些损失,而且硬件上的反馈会比较长研究周期长。

目前在国内外关于永磁同步电机调速系统的研究现状上来讲,基于MATLAB环境下仿真模型的构建下进行研究,这可极大的缩短研究周期和研究成本。

在利用MATLAB仿真模型研究永磁同步电机时,我们可以把那些扰动因数做成模拟信号给予模型,这样可以准确的定性分析实验得出结论。

关键字:永磁同步电机,空间矢量调制,MATLAB仿真,数学模型。

ABSTRACTIn the first, this paper introduces the domestic and international development status of Permanent Magnet Synchronous Motor(PMSM), gives a explanation about its basictheory, structure. Then it builds a mathematical model, and uses MATLAB to simulate that model.The PMSM is a nonlinear, strong-coupling and time-varying system, so in the operation process, it will be influenced by many factors such asload disturbance. Therere, it is necessary to take action when researching the control method of PMSM. The former research method is setting up a platform on hardware to perform experimensbut it is undesirable, because it often cause some loss, and the feedback cycle is longer than research cycle. As fordomestic and international current situation on the research of PMSM, it is obvious that researching under the simulation model created by MATLAB could greatly reduce the cost and cycle of researchment. When using MATLAB to build simulation model on the research of PMSM, we can transform these disturbance factors into analog signal, making a qualitative analysis to draw conclusions from them.Keywords:PMSM, SVPWM, MATLAB simulation, mathmatical model目录摘要 (I)ABSTRACT .............................................. I I 目录............................................... I II 第一章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2 研究的目的及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 国内研究历史及现状 (2)1.2.2 国外研究现状及趋势 (2)1.3 本文的主要内容 (3)第二章永磁同步电机调速系统的结构和数学模型 (5)2.1 引言 (5)2.2 永磁同步电机调速系统的结构 (5)2.3 永磁同步电机调速系统的数学模型 (6)2.3.1 PMSM在ABC坐标系下的磁链和电压方程 (6)坐标系下的磁链和电压方程 (8)2.3.2 PMSM在02.3.3 PMSM在dq0坐标系下的磁链和电压方程 (9)2.4 永磁同步电机的控制策略 (11)2.5 本章小节 (12)第三章永磁同步电机矢量控制及空间矢量脉宽调制 (14)3.1 引言 (14)3.2 永磁同步电动机的矢量控制 (14)3.3 空间矢量脉宽调制概念 (15)3.4 SVPWM模块的建立 (17)3.5 本章小结 (23)第四章基于Matlab的永磁同步调速系统仿真模型的建立 (24)4.1 引言 (24)4.2 MATLAB软件的介绍 (24)4.3永磁同步电机调速系统整体模型的建立 (25)4.4仿真参数调试及结果分析 (28)4.5本章小结 (29)第五章总结与展望 (30)5.1全文总结 (30)参考文献 (31)致谢 (33)第一章绪论1.1 研究背景及意义1.1.1 研究背景随着电力电子技术、微电子技术和现代电机控制理论的发展,交流调速系统逐步具备了宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能,交流调速系统应用越来越广泛。

MATLAB实现永磁同步电机控制

MATLAB实现永磁同步电机控制
状态机、流程图仿真,主要用于逻辑算法建模
离散事件系统建模 建模规范检查 功能测试后模型和代码覆盖率检查
用来建立测试单元平台,构建和管理测试用例
Simulink Real-Time
提供实时仿真环境的软件部分,包括实时仿真 内核与一系列板卡驱动,可以将模型编译下载 到仿真机,实现实时仿真(需要Simulink Coder)
提供了汽车动力系统中的物理模型库,控制系统 参考设计库,以及整车仿真的示例
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所需产品模块 (三):代码生成部分
模块 MATLAB Coder
Simulink Coder
Embedded Coder
作用 将MATLAB脚本生成C/C++代码
将 Simulink(Stateflow) 模 型 生 成 C/C++ 代码(用于测试仿真)
▪ 如果为TCL2或者TCL3,则用户需要做工具资格认定,MathWorks提供了工具资格认定所需的测试用例,用 户只需要运行即可
– 用户须为以上被预认证过的产品提供一份TQP(Tool Qualification Package) 和CDT (Conformance Demonstration Template),用来说明该产品是如何被资格认定的。MathWorks提供了文档模板
– SUV出具了对这些产品的工具认证报告 – MathWorks推荐了这些产品的使用流程 – TUV针对以上使用流程的若干使用场景做了TCL(工具置信度)的事先划分
▪ 在实际认证过程中,如果为TCL1则无需做额外的工具资格认定(tool qualification),例如Embedded Coder 如果严格按照MathWorks推荐的流程来使用,则为TCL1
Calculate Speed

基于Matlab永磁同步电机控制系统建模仿真

基于Matlab永磁同步电机控制系统建模仿真

《电机技术》2005年第2期. 11 .摘要:永磁同步电机(PMSM)控制系统仿真建模在Matlab/Simulink环境下,通过对独立的PMSM本体、dq坐标系向abc坐标系转换、三相电流源逆变器、速度控制器等功能模块的建立与组合,构建PMSM控制系统的速度和电流双闭环仿真模型。

仿真结果证明该模型的有效性,验证其控制算法,为PMSM控制系统的设计和调试提供基础。

关键词:永磁同步电机仿真建模Matlab闭环Abstract: A novel method for modeling and simulink-ing the PMSM system based on Matlab is proposed. InMatlab/Simulink, the isolated blocks, such as PMSMblock, which coordinates transformation from dq to abcblock, three-phase current source inverter controller block,speed controller block and ect,have been modeled.By thecombination of these blocks,two control loops are used.which are the inner current-loop and the outer speed-loop.The reasonability and validity has been proved by the simu-late result and this novel method offers a new thought fordesigning and debugging actual motor.Keywords: PMSMModelingSimulation MatlabClosed-loop1引言永磁同步电机(Permanent Magnet Synchro-nous Motor,简称PMSM)广泛应用于伺服驱动系统。

matlab_simulink_永磁同步电机_概述及解释说明

matlab_simulink_永磁同步电机_概述及解释说明

matlab simulink 永磁同步电机概述及解释说明1. 引言1.1 概述在电力传动领域中,永磁同步电机已成为一种重要的电机类型。

相比于传统的感应电机和直流电机,永磁同步电机具有高效率、高功率密度和较低的维护成本等优势。

随着现代工业对能源效率和环境保护的日益重视,永磁同步电机在工业应用中得到了广泛的推广和应用。

本文将介绍永磁同步电机及其与Matlab Simulink的结合。

首先,我们将简要介绍Matlab Simulink软件以及其在工程领域中的应用。

接下来,我们将详细介绍永磁同步电机的基本原理、结构特点以及在工业中的实际应用情况。

然后,我们将重点讲解如何使用Matlab Simulink建模永磁同步电机,并通过仿真设计过程详解该方法的具体操作步骤。

最后,我们将分析仿真结果,评估永磁同步电机性能以及控制策略调整优化方法论述与解释。

1.2 文章结构本文共分为五个部分:引言、Matlab Simulink简介、永磁同步电机简介、Matlab Simulink建模永磁同步电机原理及方法解析以及结论与展望。

在引言部分,我们将概述本文的主要内容和结构安排,为读者提供一个整体的框架。

接下来的各个部分将逐一介绍Matlab Simulink软件、永磁同步电机以及它们之间的关联,并详细解释如何使用Matlab Simulink建模永磁同步电机以及评估其性能和优化控制策略。

最后,我们将总结全文观点并对未来永磁同步电机建模与控制策略设计进行展望。

1.3 目的本文的目的是介绍Matlab Simulink和永磁同步电机,并阐述它们之间的关系。

通过对Matlab Simulink建模永磁同步电机过程的详细解释,读者可以了解到使用该软件进行系统建模和仿真的好处,并且理解永磁同步电机在工业中的应用情况以及其优势和局限性。

此外,我们还将分享一些调整优化方法,帮助读者评估永磁同步电机性能并设计出更高效的控制策略。

通过本文的阅读,读者将对Matlab Simulink和永磁同步电机有更深入的了解,并对未来的相关研究和应用有所展望。

基于MATLAB的永磁体直线电机的设计

基于MATLAB的永磁体直线电机的设计

基于MATLAB的永磁体直线电机的设计王雪艳【摘要】理想面电流模型建立在充分均匀磁化的单块矩形永磁体上,在MATLAB 程序语言中根据毕奥一萨伐尔定律公式进行编程,运用符号运算推导出磁体外一点的磁感应强度的微分符号表达式,然后通过数值积分得到矩形永磁体的空间磁场分布数据,并绘制出曲线图.再进一步利用多块矩形永磁体构成简单的直线电机磁场模型,通过编程对通电线圈的受力情况做分析计算,线圈在磁场中的受力变化曲线图通过数值积分的方法得到.通过线圈受力曲线分析,对直线电机工作原理与设计进行初步探讨.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2011(033)018【总页数】5页(P107-111)【关键词】永磁体;磁场分布;直线电机【作者】王雪艳【作者单位】淄博职业学院,淄博255314【正文语种】中文【中图分类】TP391.720 引言一台旋转运动的电动机沿着半径方向的剖面图与直线电动机的相同。

其简单的结构和运动方式来带了高效率。

磁悬浮列车就是用直线电机来驱动的最好的例子。

航空母舰上的飞机电磁弹射器也可以使用直线电机(未运用,正处于研究阶段)。

目前直线电机的应用已经越来越广泛。

本文以永磁电机为例探讨直线电机的工作原理和设计思路。

随着计算机技术的发展,电机设计方法的发展日新月异。

目前最常用的是用商业的专用软件来进行设计,但是要找到一种既有针对性又符合自己设计风格的软件并不容易,自己编程来辅助设计势在必行。

程序需要根据毕奥—萨伐尔定律计算磁场,鉴于计算过程比较复杂,国内的研究成果仅有:兰州大学苟晓凡等学者的《矩形永磁体磁场分布的解析表达式》(国家自然科学重点基金项目)。

经本文研究后发现,借助于MATLAB工具强大的公式推导和数值运算能力,只需用简单的程序语句便可计算出数据,然后绘制出直观图像,此法比传统的方法高效简便。

MATLAB还提供了各种丰富的工具箱,比如神经网络工具箱、优化工具箱等等,可以很方便地利用它们去进行更深层次的研究。

[西沙河畔的芦苇]基于MatlabSimulink的永磁同步电机调速系统设计与仿真

[西沙河畔的芦苇]基于MatlabSimulink的永磁同步电机调速系统设计与仿真

交流调速系统课程设计报告基于Matlab/Simulink的永磁同步电机矢量控制系统的设计与仿真学院:年级:班级:电姓名:学号:基于Matlab/Simulink的永磁同步电机矢量控制系统的设计与仿真Simulation and Design on the Vector Control System of PMSMBased on Matlab/Simulink摘要在现代化工业生产中,电机及其控制系统占有着举足轻重的地位。

具有更高的运行精度,更大的调速范围,更短的调节时间的电机控制系统的开发是现代化工业控制领域的热门研究方向。

而永磁同步电机因其自身优良的特性,逐渐成为了工业控制中电机伺服系统中的主流电机,因此研究设计出能够适应现代化工业控制要求的永磁同步电机的控制系统有着越来越重要的意义。

本课题以电机的矢量控制算法为理论基础,研究了永磁同步电机的组成原理和数学模型,分析了电机的矢量控制系统的基本原理与控制策略,论述了永磁同步电机矢量控制系统实现的可行性,之后对电机的变频驱动技术SVPWM作了比较详尽的论述。

在控制系统的实际设计与搭建阶段,课题介绍了控制系统的主要电路,包括功率驱动电路,供电电路与电源电路以及传感器电路等等,在系统的软件设计中,描述了软件系统主要部分的程序流程,重点介绍了系统的中断流程,SVPWM的生成与输出,电机的启动与定位的PI算法和调节算法的软件实现,最后给出了永磁同步电机矢量控制系统软件实现的总体程序流程。

在课题的最后,对控制系统做了比较全面的运行仿真,测量了电机控制系统的输出波形和调整过程波形,对系统的性能做出了分析与评价,控制系统在经过调试以后,成功实现了电机矢量控制算法,有着良好的转矩与速度响应,调整精度高,运行比较稳定,基本达到了课题预期的效果。

关键词:永磁同步电机,矢量控制系统SVPWM,Matlab/SimulinkAbstractIn the modem industrial production, the electric motor and its control system occupy a prominent position. To develop a motor’s control system that has a higher running precision, larger speed-regulating range, and shorter adjusting time is a popular research direction in the modem industrial control system, and the Permanent Magnet Synchronous Motor(PMSM) is gradually becoming the essential motor for the motor servo system because of excellent characteristics itself, so the research and design on the control system of PMSM which can adapt requirements for modern industrial control has more and more practical significance.This paper takes the vector control algorithm of motor as the theoretical foundation. First,it studies the PMSM’s composing principle and mathematical model, then analyses the basic principle and control strategy of vector control, and discusses the feasibility for the vector control system of PMSM, and then it makes a detailed treatise on SVPWM technique to drive the motor with frequency conversion.At the stage of actual designing and establishing for the control system , the paper introduces the main electric circuit of control system, including the power driving circuit, the power supply circuit and the sensor circuit etc., then it describes the main program flow of software system, and the points introduced are the interruption’s flow of system, the generation and output of SVPWM, the starting and position fixing algorithm of motor and PI adjustment with software implementation, in the last it shows the total software program flow for vector control system of PMSM.At the last part of paper, it takes an overall debugging for the control system, and measures many outputting and adjusting process wave forms and then it makes an analysis and evaluation on the performance of system. The control system succeeds to carry out the vector control algorithm on PMSM, and it can exhibits speed and torque response well. The system has a high adjusting precision and circulates stably, so it achieves the expectative effect basically.Key Words:PMSM; vector control system; SVPWM; Matlab/Simulink目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 电机现代控制技术的发展概况 (1)1.2 同步电机的分类与特点 (2)1.3 同步电机的调速控制系统 (4)1.4 现代电力电子技术的发展 (6)1.5 PWM技术的应用 (7)1.6 本论文的研究背景与主要内容 (8)2 永磁同步电机的原理与数学模型 (10)2.1 永磁同步电机组成与原理 (10)2.2 永磁同步电机的数学模型 (12)3 永磁同步电机矢量控制系统原理与实现 (15)3.1 电机矢量控制系统的基本思想 (15)3.2 电机矢量控制中的坐标变换 (15)3.2.1 矢量控制系统中的三种坐标系 (15)3.2.2 三相定子坐标系与两相定子坐标系变换(3s-2s) (17)3.2.3 两相定子坐标系与两相旋转坐标系变换(2s-2r) (18)3.2.4 两相定子坐标系与两相转子旋转坐标系的变换(2t-2s) (19)3.3 电压空间矢量的实现 (20)4 永磁同步电机直接转矩控制仿真 (24)4.1 仿真软件 (24)4.2 仿真模型 (24)4.2.1 定子电流转换模块 (25)4.2.2 定子电压转换模块 (25)4.2.3 定子磁链计算模块 (26)4.2.4 电磁转矩计算模块 (26)4.2.5 磁链位置判断模块 (26)4.2.6 开关表模块 (27)4.3 仿真结果分析 (27)5 结论 (30)参考文献 (31)1绪论1.1电机现代控制技术的发展概况电机现代控制技术是实现高性能伺服驱动的核心技术,也是先进的工业控制技术最具代表性的标志之一。

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基于MATLAB的永磁体直线电机的设计
王雪艳
【期刊名称】《制造业自动化》
【年(卷),期】2011(033)018
【摘要】理想面电流模型建立在充分均匀磁化的单块矩形永磁体上,在MATLAB 程序语言中根据毕奥一萨伐尔定律公式进行编程,运用符号运算推导出磁体外一点的磁感应强度的微分符号表达式,然后通过数值积分得到矩形永磁体的空间磁场分布数据,并绘制出曲线图.再进一步利用多块矩形永磁体构成简单的直线电机磁场模型,通过编程对通电线圈的受力情况做分析计算,线圈在磁场中的受力变化曲线图通过数值积分的方法得到.通过线圈受力曲线分析,对直线电机工作原理与设计进行初步探讨.
【总页数】5页(P107-111)
【作者】王雪艳
【作者单位】淄博职业学院,淄博255314
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.72
【相关文献】
1.一种永磁直线电机的永磁体阵列设计 [J], 毛军红;罗俊航;姜强;谢友柏
2.异形永磁体圆柱型直线电机的优化设计 [J], 罗辞勇;李竹田;沈启平
3.基于MATLAB的永磁体同步电机模糊PID控制仿真 [J], 姚振明;胡霞
4.开关磁链直线电机中永磁体厚度参数的研究 [J], 吴慧伶;蔡炯炯
5.基于积分滑模控制技术的永磁体直线电机系统有限时间运动控制 [J], 郭中卫;尹中秋;田晗
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