基于Simulink的無(wú)刷直流電機(jī)仿真

這段時(shí)間剛開(kāi)始接觸Matlab中的Simulink仿真，我就結(jié)合自己的專(zhuān)業(yè)，利用Simulink進(jìn)行了無(wú)刷直流電機(jī)的仿真，因?yàn)镾imulink工具箱里面有很多可用的模塊，所以建模過(guò)程變得非常簡(jiǎn)單。

在Matlab界面中new->model之后，找到Simulink Library Browser，這里面有系統(tǒng)自帶的很多模塊，接下來(lái)我們就需要找到自己所需要的模塊了，了解無(wú)刷直流電機(jī)的工作原理以后，接下來(lái)就是找到直流電源、三相逆變橋、無(wú)刷直流電機(jī)模型。而Simulink中也有這些模型，可以直接通過(guò)搜索關(guān)鍵字找到它們，分別是DC Voltage Source、Universal Bridge、Permanent Magnetic Synchronous Machine。接下來(lái)就是需要將相應(yīng)的信號(hào)連接起來(lái)，如下圖

其中，直流端電壓可以設(shè)置電壓大小，逆變橋可以選擇開(kāi)關(guān)器件類(lèi)型，我們這里選擇Mosfet，PMSM中我們將反電勢(shì)波形選擇trapezoidal即梯形波，電機(jī)參數(shù)相電阻、相電感、反電勢(shì)常數(shù)、極對(duì)數(shù)按實(shí)際值設(shè)置。Universal Bridge對(duì)應(yīng)如下橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

然后就是添加相應(yīng)的負(fù)載Tm，這里可以模擬突加負(fù)載和突減負(fù)載以及任意變化的負(fù)載，通過(guò)給定一個(gè)函數(shù)就可以。然后就是開(kāi)關(guān)信號(hào)g，下面會(huì)詳細(xì)介紹。模型搭建完成后如下圖。

PMSM輸出端給的信號(hào)通過(guò)Bus Selector選擇，我們需要使用的是三相霍爾信號(hào)得到相應(yīng)的開(kāi)關(guān)邏輯，這也是該仿真的關(guān)鍵所在，其中整個(gè)模型中Subsystem1就是實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)邏輯的算法。我們可以根據(jù)霍爾換相真值表，通過(guò)相應(yīng)的邏輯門(mén)實(shí)現(xiàn)，但是這樣搭建模型顯得不靈活而且很累贅，并且不能模擬超前或者滯后換相。所以我這里才用的是通過(guò)Matlab Function來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

如上圖，這是換相邏輯的模型，其中我采用的是下橋臂恒通，上橋臂PWM調(diào)制的方式導(dǎo)通Mosfet，目前占空比的給定方式采用的是常數(shù)，后續(xù)可以根據(jù)轉(zhuǎn)速環(huán)進(jìn)行PI給定。換相便是根據(jù)換相真值表而來(lái)。

接下來(lái)就是按照真值表編寫(xiě)相應(yīng)開(kāi)關(guān)邏輯代碼，

　代碼添加完成以后，就可以配置Mosfet上下橋臂的導(dǎo)通模式了，我這里采用了上橋臂PWM調(diào)制，下橋臂導(dǎo)通的模式，即H_PWM-L_ON方式。一切準(zhǔn)備就緒，下面來(lái)看仿真結(jié)果，A相電流，霍爾信號(hào)以及轉(zhuǎn)子機(jī)械角度如下圖。