基于MatlabSimulink的开关磁阻电动机伺服系统仿真研究.doc

基于Matlab-Simulink的开关磁阻电动机伺服系统仿真研究 基于Matlab.Simulink的开关磁阻电动机伺服系统仿真研究居海清戴义保 中图分类号:TM352文献标识码:A文章编号:1001-6848(2007)0443025-03 基于Matlab.Simulink的开关磁阻电动机伺服系统仿真研究 居海清,戴义保 (东南大学,南京210096) 摘要:针对开关磁阻电动机(SRM)转矩脉动的缺点,推导了电机的转矩分配函数,并用所 构建的转矩分配函数在Matlab.Simulink环境下对1台三相12/8结构的开关磁阻电机伺服系统 (SRSD)进行建模仿真.仿真结果表明该方法简单,抑制转矩脉动效果较为理想.该仿真模型 可以为开关磁阻电机伺服系统的进一步分析和研究提供参考. 关键词:开关磁阻电动机;伺服系统;转矩脉动;仿真 SimulationandStudyofSRSDBasedonMatlab-simulink JUHai-qing,DAIYi-bao (SoutheastUniversity,Nanjing210096,China) ABSTRACT:Atorqueripplesofswitchedreluctancemotor,atorque-sharingfunctionwasconstructed inthispaper.Withthefunction,thesimulationmodelofathree-phase12/Sswitchedreluctancemotor servodrivesystem(SRSD)wasalsoestablishedintheMatlab-simulinkenvironment.Theresultsindi- catedthatthefunctionwassimpleandeffective.thisconfirmedthemodelproposedinthispapercanpro- videreferencesforthetestofSRSD. KEYWORDS:SRM;Servodrivesystem;Torque-ripple;Simulation 1数学模型 图1给出了开关磁阻电动机伺服系统基本组成. 图1开关磁阻电动机伺服系统基本组成 磁路饱和非线性是SRM的一个重要特征,因 此电磁转矩必须根据磁储能或磁共能来计算: = … ㈩ 式中,0为转子滔角,为醢始色,i为枢龃电流. 磁共能的变化取决于转子位置角和绕组电流的瞬 时值.在对sR电机性能作定性分析时,若忽略磁 路的非线性,一相转矩瞬时表达式可简化为: 收稿日期: 修改日期: 2oo6.07一l1 2oo6—10_2O = 吉OL(2)-UL, 开关磁阻伺服电动机必须产生足够的电磁转矩 ,以克服负载转矩,机械摩擦转矩和负载加速 时所需要的加速转矩.若将它们的关系用运动方程 来表示,则有在电磁转矩和负载转矩作用下, 根据力学定律可写出转子机械运动方程: = .,警+砒+(3) : (4) {It 式中,为转子角速度.电磁转矩是开关磁阻 电机各相瞬时转矩的合成. 2转矩分配函数 转矩分配函数用于对各相转矩进行分配,以保 证各相瞬时转矩之和为一恒定值.该恒定值是依据 伺服系统性能及负载要求而确定的转矩给定值. 定义第k相转矩分配函数为(0);k=1,2, 3 3,且满足:(0)=1.分配函数(0)可以有 多种形式,对三相12/8极的SRM而言,转子极距 一 25— 微电机2007年第4o卷第4期(总第160期) 角,即一相电感的变化周期为45..本文设定 (0)的曲线形状如图2所示. 图2SRM三相转矩分配函数 (0)= 转矩分配函数表达式的求取过程:由转矩分 配函数曲线可以看出,在～之间,转矩分配 函数值应为l;在～之间,第一相转矩分配函 数与第三相转矩分配函数值之和在任意位置都为 l;在～之间,第一相转矩分配函数与第二相 转矩分配函数之和在任意位置都为l;其他情况下 转矩分配函数应为零.由转矩分配函数在～. 和0～之间的对称性及余弦函数随角度的变化 规律可设想转矩分配函数表达式如下: 0.5-0.5cosn(0—0o)15.(k一1)+00lt;15.(k一1)+01 115.(k一1)+010lt;15.(k一1)+02/n为实数,待定\ 0.5+0.5cosn(0—02)15.(k一1)+02lt;15.(k一1)+03\k取1,2,3/ 0其他 对于三相12/8极SRM,各相依次互差l5.. 由于三相转矩分配函数的对称性,可知当()处 在～时,(0)正好位于相对于()的～. 之间,此时两函数之和为l,又因为()在相位 上滞后于()l5.,也可认为是超前30.,可得如 下两式: 一 01=02—00=15.(