MATLAB_SIMULINK同步電機無傳感器矢量控制系統(tǒng)仿真

1、【滴要】永叵同牛電V 5LU電力汽車牡忙¥究令整蔚*欣R *廣迂應用HMaTLaB snaULttTKrj米用戻It詢氏片牟竹.分鳩時沖復環(huán)斷、電<PI(Pn)p<»ro.n hicrtDii節(jié)、KPVTM (印皿Vecwr P.M Wdh Mdk) £的產(chǎn)b dq郵、鞏同殲的公卜千範型琲喬仿瑪充傳宴咅也 0比.常于怙亍常用龍于電以氏常帯過8產(chǎn)賤卅喬丸卒.«->*鼻彳紀伸訶最希比實見了永童同豐電n»fr<Miu£ Kr *4.冷屋災巧茂忡1T41肓Z*RUH軒的儉忖JU曳停方/*可以真鼻It片的衣事年心増亍無便

2、汁葉同【關堰詞】峻冋+電龍仇；tf?<.Bfr<M厝爬電<«H»The vecti>r o<itr<») M%trm <>f Pl*t3*1 (PermiaK bLigiieac Oiiidintuz；ia<<1 bf< n)r)h5 j wide jpplicaa<4i pn)specr ti the 6<ldv <»f elecxnc cirs Mid、®e.im、h屮 etc.The Mmatm Ml Tee4rcii <»f c©

3、; >r o <lcr< >1 PIJ£M %. vtem oMl pn /vidr method、for PW 24 vctTi)r ex tier >1 s 'tem de、*gD "id relizaai ixTIik tliesis tivt»lvs tl 7ml*t>“in revercli < »f >peed l>M>p modako*<1. P(Pn)jx>tt><n lflar|rjnin)di«cmetu and d/c:卩 cr;&

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5、1 pced < »f n »c.io »r jild n »C4dlg*< »f 口Through 4d|、cingchc m<)dale p.iruncMr、anxlv K«t«* a<im>1 4id locw m«xiahoc«)<»f PM34 xr.i> re Jized.Tl* ximvljcvo re>ulc indiejr diac vcct «r ci41m4、y、cem h小 die ch.if4ctrrivdc o

6、f speed up,、wg«»veriod cupjtitx Mid idea speed .id|u>cnxi>t-pemvtkem m.igl>ec %fidiru)i*Bs m<*ft>r； giMwic a<iaol; 、hdig “ncnc made obnet1引言隨看高杵能永能材料.大規(guī)模集成電 路和電力電了技術的發(fā)展.永磁同步電機因 為其功年修度奇.體積小.功率因數(shù)和高效 率而得到發(fā)展.B引起了國內(nèi)外研宛學者的 關注叭伎統(tǒng)的控制力式山F引入了位置傳 感器|伯給切溝的調(diào)速系統(tǒng)帯來r 系列的問 占據(jù)了比絞大的有效空間使系統(tǒng)

7、復雜。丙此無位眉傳感器控制系統(tǒng)的研究變 得越發(fā)的貞要水磁同步電機尤尢7 : +11 (ABC)i止坐 杯系下的電壓方程叫W+知,叫弘+軌(1)S軌式中.三相繞組的相電壓輯時值分別為 “八叫、：圧相電流的瞬時 值：&圧水磁同步電機泄/的毎相繞組電 Plh必、屮八%是水磁體的磁牲齊相 繞組的投形。Ad-q旋轉(zhuǎn)坐林系卜的電鐵轉(zhuǎn) 矩方程為：7 = P.W +#廠 &)譏】(2)3.SIMULINK 仿真水磁同步電機無傳感簽矢雖控制的系統(tǒng) 給構柜圖.( MAILAB/Smulink F建工PMSM驅(qū) 真分析 IIJid=0時的無傳感器矢Jft控制 系統(tǒng)的仿貝模處如圖2所示 *個模塊介紹

8、如b：給定的參考轉(zhuǎn)速ttVOOrpa：速度通過 PI謂節(jié)模塊.實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制後略.該 調(diào)節(jié)采用了輸出限福：接看是電流Plifl節(jié)器 模塊構成電流的閉環(huán)控制.WilliT定了的電 爪dq他分城ujllu -park逆受益模塊將兩 相1ft轉(zhuǎn)宣角坐標系(dq)卜的值向兩相靜止坐 標系(a卩)下變化.它的輸出足Q B軸的定 了電爪分后參考fffU.mU.j S7PWM和逆變 模塊用于實現(xiàn)參石電用逆變及嘰調(diào)制.從而 可以血接通給電機：PMSM址水磁同步電機模 塊.負戲轉(zhuǎn)矩圧模塊.反饋通逍模塊仃 Clark變換模塊：實現(xiàn)三相坐杯系(ABC)向曲 相直接坐標祭(a B)的轉(zhuǎn)換.輸出的a P 坐林系卜的

9、電流值利電用值作為觀測器的 輸入.其中SN0模塊是反電動弊怙鋅模塊.SM01&轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角佔口模塊.這兩點足討論 的關鍵問題所在°rs53圖2基于滑模觀測譯的永魁同步電紈矢控制系統(tǒng)仿真圖3.1潸膜觀測器模塊由淸膜觀測器的丹論可以構造淆膜觀測 器：由觀測器和捽制騾動器構成的物盯模吃 如下叫£>A+fi<v；-<+z)(3)二二軌祇 控制系數(shù)z的LI林址便電流的倍計決莖 接近0。通過介適的選擇系數(shù)k和正確的估口 反電動勢叭 在這里標志表示變啟:是估算 的林志*農(nóng)示這個賦可以獲得憶離散化麻的公式：c<« *0-：5刃(5)二町匕仗簾2)山5

10、)(6)矩陣F和G的収值患F f I. G = (1-r H"R這甲T足采樣周期。電機的角度佔你值和反電動勢之間的關 系足：" >X3(7_G(7)轉(zhuǎn)子角度的計算步翼為：電汎觀測器(圖 壞億圖)滑模控制(圖5到圖：示童圖).以 及反電動勢的計算圖淆朕觀測器構成原艸圖和橋圖分別於：二=計算步鼻是：電流觀測器.滑?？刂? 以及反電動勢的計館圖。006滑模揑制模型1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 圖7切換模型3.2空何矢城牀寬凋制(SVPWM)

11、主耍包擬通過逆變器確立矢城所在的場 區(qū).合成矢蛍分解到相鄰嗨區(qū)的作用時何,計算電爪空何矢磧的切換點?？骨冯m所乞的購區(qū):圖16調(diào)速時轉(zhuǎn)子的估計轉(zhuǎn)角負戲窠變時對調(diào)速系統(tǒng)的影響.結(jié)果 分析：在仿貞模空中.負戰(zhàn)轉(zhuǎn)矩給定值於 lOON.m在0ls秒時増加到160N.M通過以 卜仿真圖來分析受化的負戎轉(zhuǎn)矩對系統(tǒng)妙 響圖4.22*水磁例步電機在負載突火怙況 卜的轉(zhuǎn)速波動圖.從仿真圖形可以看出電機 控制經(jīng)過知時間的振動.進入穩(wěn)定的運行狀 態(tài)H,轉(zhuǎn)速穩(wěn)定iTTOOrad/s.轉(zhuǎn)速沒受到負我 轉(zhuǎn)矩波動的粧響.圖17調(diào)整負敦時電機的速SL浪形© 1994-2014 China Academic Jour

12、nal Electronic Publishing House. All rights reserved, > 9 9 « -圖13 PWM產(chǎn)生模塊仿真圖4.實驗結(jié)果水磁同步電H啲定(柑電陽題195681dw, 轉(zhuǎn)動慣fit足0. 701905kg.稅對數(shù)足12對極.額定轉(zhuǎn)矩是16(Kn額定轉(zhuǎn)速是TOOrpa. 以下於水磁同步電機滑?？刂葡到y(tǒng)的仿貞結(jié)8X1:XJ3. :». 13Xi '.1 卩:1i1叫弓匹D(8)如果V.>0則A=1否則A=0：如果VPO. MM否則B=0：如果Ve0則C=liirttijC=Oa 扇區(qū)計癢公式為：Sect or=A+

13、2B+ 1C(9)當H=1到6時.對于的扇區(qū)為1, 5- 0.3. 2. 4.(2) 計算矢童作用時間：”耳m(10)zM j V.G*f：<r. W«Jt 1. t2保持原值不變?nèi)?/,/.> T t JlllJ： , = T / s T o flf(3) 計知切換點'LJ/4 f”/2(11)圖18調(diào)空轉(zhuǎn)速時電機的負戟液形5.實驗結(jié)果與分析析了水磁同步電機狀態(tài)方出.設il 了滑 模仿貞容.并進行如小變換.通UMATLAB/ SiMulink進行丫慳型的仿氏利調(diào)速仿真的 結(jié)果農(nóng)明該種控制方式於仃效的陡筋估算 出轉(zhuǎn)了位置信息極該種滑模控制於穩(wěn)定rfu H 仃效的.

14、加后分析了負找轉(zhuǎn)知擾動和系統(tǒng)移 敵變化對淸模控制性能的形響結(jié)果說明狂 涓?？刂频乃磐诫姍C無傳感器控制系 統(tǒng)昇仃很強的您棒性.并山史用場介廣泛。參老文獻土旳憐眾氏*餞十樓于氏出跖國朱弊同+電仇 第亍住怦耐貝忙漏方法Q宅工找卡竽按2妬14門. PJ*/* + .?l丹苓怯于氏戈升的的祐同牛電II t怦常偉力410】中同電訊r W宇欽,2006(26):1 34 13*DJ* 費 $略 M 2H MATLAC 7.0/im-hii M)<ft .21X15.HJCkideKJ電飢于(六肽)MJ.訶祈卜譯 f 電于 丁業(yè) cfclh.rF.3MM.日壬已電耿約*歐同昭同牛電動孔遍沖平無(0

15、做斤電 n">4.12(9):9.11.© 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, © 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 【価雯】卜対忡以A VR早耳仇ATmegi*勺收心，便汁匸侗電壓/幅事儀 用單耳H AT*孕肋暮A/D*? R仍他4 電臣以內(nèi)界龍時;f 力亡4 忡事 fl Bt?LEn*5Xlf |

16、l4：Wtfc.裳只才便伴電略欽佯比才比秋泮債由卜給恃建低定£、坯4運用【關鍵詢】ATmepH; A/Pk；電屋；»© 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, © 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 初始化t»W/PWteR|打開令尺中斷述入飾序fAMh妝鼻計給咨用MK LED呈示1 引言在電

17、力乍產(chǎn)和電氣測試丁作中.經(jīng)常需 要測丘工頻電壓和頻率目前幣面上工頻電 壓農(nóng)和頻率衣種類繁多.車設計與其相比具 仃電路簡單、體枳小、功耗低、性價比商尊 特點。利用低價位HAVRrtFi單片機性能 的ATmega8單片機設計匸頻電爪和疑辜兩 用測駅儀。ATMega8»?片機除了仃A/D轉(zhuǎn)換和 定時計數(shù)器功能外.英內(nèi)部的模擬比較器亦 測賦頻率電略中省了測試過零電路:I/O端 口20bA«疝力直接驅(qū)動LED敵”用省r 驅(qū)動電路。使整個段件電埒"常簡也2碩件設計電J AImega8«r«.片機匸頻電丿k./頻率儀設 計酸件電路如圖1所示以單片機為核心 額

18、上少最的外部元件構成.iirii& & &角191工須電壓/須率儀電略圖圖1屮：T1於電源變壓畧和世 曲用器件 <吐I MSBW變比精度要求）. 捉供測雖儀運行電源并兼做為被測輸入源 便用$ ADk Cl是電源整流濾波電路兒件； U1足三濮椅丿k踴件：C2. C6足+5V電源涉波 電容：LU C4、C5是測fit電壓用基準電壓和 模擬弟I電渾解耦電路兀fi： DS是大尺寸低 功ICLED%碼管 bRdl-Rd8構成測彊結(jié)果肚 示電Wh DR D2R1址測/頻半輸入波形整 形電路兒件：R2、R3、R4、C3是測啟電爪取 樣輸入電路兀件：R6、R7、LED2、LED3

19、M測 R頻率或電爪狀態(tài)指示電踣元件$ RS、LED1 是電源播示電路元件:El（8MHz）晶體和兩 個20p的電容細成單片機運行所必須的時鐘 （保證測啟頻牢的粘度） S1足測欹電用/ 頻率選擇開關ATmega8 片機：ATmega8ATMEL 公 mJAVR 系列單片機。 采用低功ICCJOS I藝牛產(chǎn)的卑J AVR RISC給 構的8位單片機.人多數(shù)指令執(zhí)行時間為單 個周期。1）內(nèi)冇10位箱度的逐次逼近PADCADC 個8通逍的模擬多路更用器連 接能対來自瑙口C的8路單螺輸入電壓進行 采樣.4端電壓輸入以0V（GND）為基準.ADC 包括個采樣保持電捋.以確保在轉(zhuǎn)換過程中輸入到ADC的電用保

20、持協(xié)定。QC由AVCC0I 腳單獨提供電源AVCC與VCC之間的偏弟不 能超過±03V. 之內(nèi)有標稱值為2.56V 和AVCC咸準電11,取準電丿h nJ以通過"AREF 引薛上加個電公邊行解耦.以更好地抑制 咪聲。2）1創(chuàng)*定時器/計數(shù)器16位的T/C可以實現(xiàn)箱確的程序定時（爭 件管理）、波形產(chǎn)牛和信號測蛍其左要特 點如下：氏正的16位設計：2個越立的輸出 比較單丿山 雙緩沖的輸出比較寄f/2S： 個 輸入捕捉單兀：他入捕捉喋聲抑制盟：比較 匹配發(fā)生時沾除寄力器（門動Jft戎）：無擾 脈沖.相位止確的pwm： uj變的pnmj期：頻 率發(fā)生Sh外部爭件計!»3）

21、片內(nèi)模擬比較器模擬比較器對lE極AINO的ffl與負WAIN1 的值進行比校。XAINOI：的電爪比負WAIN1 上的電圧耍髙時.模擬比較器的輸JBACOWJ 置位.比|Wtt輸山町川來觸發(fā)定時»/H 數(shù)器1的輸入捕捉功能。此外.比較器還可 觸發(fā)口 C &仃的、獨立的中斷。AVR單片機的系統(tǒng)內(nèi)可編程待性.無需 購買昂貴的仿貞器和編程器也可進行單片機 嵌入式系統(tǒng)的設計和開發(fā)：同時也為單片機 的初學&提供了 IF常方便和簡捷的學習開發(fā) 環(huán)境.而且在省電性能、穩(wěn)定性.抗干擾性 以及靈活性方面月股得更加周全和完再。 AT“ga8單片機與其它單片機比較而百,簡 便易用、費用低.

22、相對進入AVR系列單片機 開發(fā)的門檻也低.軟件資源匸富程序容易 開發(fā).由十A5ega8單片機足常用苗片.木 文對其特件、內(nèi)部結(jié)構、引腳說明等不做介 紹3. ATmega8程序的設計AT>ega8芯片址ATMEL （愛特梅爾）公訶 的AVR系列m片機。ATMEL公川網(wǎng)站捉供AVR Studio集成環(huán)境（IDE）開發(fā)軟件免費卜戎。 本固件程序采用開發(fā)軟件匯編編澤并饒寫3.1主程序程庁主要由初始化秤庁、數(shù)據(jù)處理秤庁 （包括族種計第了程序八LED位顯示程序 （包括LED顯示劇新和字形碼査衣 八中斷 處理程療等模塊組成.社程序8如圖2所示.程序首先対系 統(tǒng)初始化。初始化桎序流程為：設蘭堆找地 址初

23、始化定時器（含顯示和測頻半計數(shù) 器）A/D轉(zhuǎn)換初始化存餡器及寄存器 初始化接下來進入主程序閉介循環(huán)休. 化術壞體中不斷檢金電丿R/頻率么抒開X狀 態(tài).如開關為介的狀態(tài).程序檢AA/DH換 是祐丿MJA/D"換做相丿2乩丨如開關為斯的狀態(tài).程序心動測3：頻率計數(shù)器工作.并允許計數(shù)器中斷產(chǎn)生然后無論電壓 /頻率選擇開關狀態(tài).都進入顯示數(shù)據(jù)更新 檢資.并對LED址示做相應操作.程序星肩 對LED顯示（4位輪流進行刷新完成后循 環(huán)啦新開始。3.2中斷程序木4程設橙2個中斷游。分別是LED顯示 掃描定時中斷和頻率測盤計數(shù)器中斷為r 保證頻率測磧禱度.設置計數(shù)器中斯優(yōu)先級 九最高（ED顯示掃描由定時1»0產(chǎn)生中斷后 做顯示掃描標臥 頻率測51計數(shù)髀由模擬比 較產(chǎn)生中斷后.讀取16位定時谿計數(shù)值并 ?！埃〝?shù)抓山主程序處理）并設置數(shù)據(jù)更新標志-W卩處理流程如圖3所示.圖3中斷處理流程圖4. 結(jié)束語基于ATMega8«Y«片機工頻電用/頻李儀硬 件電路簡單.性能穩(wěn)定可經(jīng)濟適用能 満足般的測純粘度炎求。參考文獻十止張苓/VR早片低用4氏應HIM.：匕京PI防L 業(yè)出JkitzmPJ Acmrl -b« Mi<-n>a41tro