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内置式永磁同步电机仿真结果及分析

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点击次数:更新时间:2018-06-15 16:06:01

本文采用了 MATLAB/Simulink 搭建了实验 平台,控制系统仿真模型如图 7 所示,其中给定的电机母线电压为 380 V,转速目标设定值为3000 r/min,启动负载转矩为20 N·m。采用的电机 参数如表1所示。

表1 内置式永磁同步电机参数

图7 系统仿真模型框图

因为反馈 id 的值比较小,相比 i q 容易受到干 扰,在仿真中,在0.2 s时刻模拟受到大的扰动,在 0.22 s时扰动结束。波形图如图8所示,扰动峰值 达到40 A,而原来值 id ≈ -10 A,扰动强度约为原 来的5倍。

从图 9 和图 10 可以看出,在 id 受到将近 5 倍 大的干扰下,采用电流前馈调节和电流补偿法,三 相电流的正弦度依然比较好,转矩Te波形图也比 较平缓。由图11可知,采用电压补偿法得到的补 偿值 ΔVd ' 、ΔVq ' ,通过对 Vd、Vq 快速补偿,可以减 少母线电压纹波,防止电磁干扰的传导。

由图12和图13,图14和图15比较可知,采用 了电流前馈调节,在IPMSM测量模块测出的 id、iq 大小没有大幅度变化,在 0.2 s 时,仍然比较平缓。比较未采用电流前馈调节,id 扰动减少了 233.3%,转速n的扰动减少了198.1%,抗干扰效果 明显。值得注意的是:如图 12 所示,因为电机参 数不够精确,会使得控制结果存在静态误差。在 实际应用时,在无法得到精确电机参数的情况下, 可以根据指令值和反馈值的差值的大小来启动和 关闭电流前馈调节,这样就可以避免了静态误差, 又可以取得抵抗大扰动的效果。

由图16和图17对比可知,在反馈值 id 受到的 干扰与本身值的差距不明显,扰动强度较小时,抗 干扰效果就没那么明显了。

 

总结

由仿真的结果可以得出:电流前馈调节能够 检测并抵抗大扰动,提高系统的性能;电压补偿法 能够减少电压纹波,从而提高系统和整车的电磁 兼容性。值得注意的是,当代电动汽车的关键技 术中就有包括如何解决温度对参数的影响,MT? PA、弱磁控制、解耦策略都与电机参数密切相关, 当参数改变时控制也会降级。由于电机参数的不 确定性,或由于工作条件的变化引起电机参数的 变化,电流前馈调节和电压补偿也会受到影响。 当今已有很多学者对电极参数在线辨识的研究已 取得比较大的成果,电流前馈和电压补偿法有着 一定的实用价值。



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