永磁同步电机矢量控制（四）——simulink仿真搭建
恰飯一下：
已經過了工作的年紀，在這里稍微出一下自己做的一套永磁同步電機的教程，
為了解決電機控制入門難的問題，我將自己從一知半解到現在的學習記錄整理成十個部分學習教程，從基礎的矢量控制，到應用性較強的MTPA、弱磁控制等，最后深入到無速度傳感器的控制，足夠大家從基礎到深入整個過程的學習。每個部分以精心制作的Simulink電機控制仿真模型為核心，配以輔助理解文檔方便大家進行學習，盡可能詳細對過程中很小的但容易卡住的問題進行解釋。每個部分資料全都基于一個電機參數，是一個系統的學習教程 ，我有信心大家拿到這份教程，認真學習，一定能夠走進電機控制的大門，并且掌握它。 聯系方式在文章末尾，加好友就有福利哦~歡迎Q我
永磁同步電機矢量控制到無速度傳感器控制學習教程（PMSM）
1 電機模型的選擇及參數設置
電機總體控制框圖如下，我們按照這個框圖來一步一步的搭建。
1.1 型號設置
永磁同步電機的英文縮寫為PMSM，全稱 Permanent Magnet Synchronous Machine。在 library 內搜索 Permanent 即可找到它。
- number of phase 電機相數
- Back EMF waveform 反電動勢波形
- sinusoidal 正弦波
- Rotor type 轉子類型
- salient-pole 凸極
1.2 參數設置
在此仿真中沒用系統自帶的典型電壓模型，為了便于以后實驗，用的是實驗室已有電機的參數。
1.3 高級設置
注意這里的 Roto flux position when theta = 0 一定要選擇
Aligned with phase A axis 跟隨A相，因為當theta=0 時磁通不跟隨A相，會出現非常嚴重的相位錯位，導致PI調節器失效。
最全的模型設置請參考，英文的但是介紹的很詳細：
http://ww2.mathworks.cn/help/physmod/sps/powersys/ref/permanentmagnetsynchronousmachine.html#brlinhw-3
2 變換環節的設置
2.1 3/2 變換 和 2/2變換 functions的設置
2.2 兩相旋轉變兩相靜止部分function設置
function Uref = fcn(uq,ud,iq,id,theta)ua_out=ud*cos(theta)-uq*sin(theta);ub_out=ud*sin(theta)+uq*cos(theta);Uref=[ua_out;ub_out];end以上三個變換的程序編寫均以永磁同步電機矢量控制（二）——坐標變換中所寫公式編寫。
3 PI模塊的搭建
PI模塊的搭建主要來源于其傳遞函數：
PI調節器的限幅值設置，請大家參考這篇文章。https://blog.csdn.net/sy243772901/article/details/105287993
3.1 具體PI 參數的計算
由電機參數
Rs = 0.415
Lq = 0.0054
Ld = 0.0045
J = 1
B = 0.0025
flux = 0.8767
P= 4
由 PI 參數整定文章內公式計算出得
如圖所示將PI參數輸入到PI調節器中，上圖是我自己做的一個VB小程序，把計算公式寫在里面了，算是偷個懶。
12月22日補充：這張圖計算出來的轉速環參數經常需要手調，需要具體計算的請大家參考以下重新整理的轉速環PI參數設計過程：https://blog.csdn.net/sy243772901/article/details/110246280
4 實驗結果
4.1 空載輸出特性
轉速波形
穩定性：系統無明顯的超調，在到達給定轉速后很快穩定下來。穩定性優良。
準確性：準確跟隨速度給定。準確性優良。
快速性：由于電機較大，轉動慣量達到了J=1，所以0.65s左右轉速升到800r/min,可見系統的快速性還是相當不錯的。
定子三相電流波形
三相定子電流呈現較好的正弦特性，在到達給定轉速后，迅速降低，到0-0.2附近波動。
電機轉矩波形
電機轉矩波形穩定在額定轉矩附近，在到達給定轉速后迅速降低，進行維持穩定轉速的微調。
4.2 帶載輸出特性
4.2.1 帶20N負載輸出特性
轉速波形
基本無明顯速度降落。放大后速降在0.5很快就恢復到給定值。
三相定子電流波形
三相定子電流正弦特性完好，且在給定負載后反映迅速。
轉矩波形
轉矩波形穩定，在到達給定后迅速降低，突加負載后迅速上升，性能優良。
4.2.2 帶100N負載輸出特性
轉速波形
在突加負載100N后，速度有一個較小的降落后迅速的返回給定值，性能優良。
三相定子電流波形
定子三相電流與20N負載一個明顯的區別，在突加負載后，定子電流先增大到額定電流大小，按照最大電流升速，再減小至100N轉矩所需要的電流大小，穩定轉速，證明PI調節器參數設定合理，既有良好的抗擾性能。
轉矩波形
同上，100N轉矩波形與20N轉矩波形的區別也在于，在突加負載后，轉矩先增大到最大轉矩，以最大的轉矩升速，再減小至維持給定轉速的轉矩大小。
小結：按照解小剛老師論文的闡述，以及陳伯時書籍上異步電動機矢量控制的對照，對永磁同步電機，坐標變換解耦以及PI參數設定，形成了整個仿真基礎。實驗效果較為良好，學到了很多永磁同步電機的知識。
個人感想：在仿真時候，內心是跟隨那轉速波形一點一點波動的。看到轉速一點點到達給定，看到轉速在突加負載時迅速返回給定，心中更是激動不已。其中當然有很多失敗的過程，比如電機模型內跟隨A相相位設置不當，導致一下午換了多種電機模型換了多個PI參數，波形仍然不堪入目的時候，內心也是比較失落的。不過似乎我比較熱愛我的專業，就算這樣仍然一直坐在實驗室，繼續更換電機繼續更換參數，雖然很枯燥卻樂在其中。還有一點就是看論文確實很重要，作者的思想和提供的參考論文，都是我們專業最精華的知識，我們的大部分問題都可以通過查論文來解決。通過看這些論文，我從側面體會到未來研究生的生活，就好想一個檢索機和一個記錄儀，一遍遍的在各大學者書籍中尋找自己需要的知識，然后記錄下來。這個檢索的過程是相當兀雜的，想要記錄下來也需要耐心。但轉念一想，想到自己能在如果盛大的知識的海洋里遨游，尋找寶藏，這又是多么何樂而不為的美好。路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索，以此與各位互勉。
**最近太忙了都沒能看看博客，因此留下鏈接大家自取吧，里面有書籍有仿真波形也存好了，還有一些教程筆記。鏈接：https://pan.baidu.com/s/1US_qG8MMYKMglig0iPTwEQ
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整理不易，希望大家幫忙點個贊呀，謝謝啦~_
系列文章鏈接：
永磁同步電機矢量控制到無速度傳感器控制學習教程（PMSM）
永磁同步電機矢量控制（一）——數學模型
永磁同步電機矢量控制（二）——控制原理與坐標變換推導
永磁同步電機矢量控制（三）——電流環轉速環 PI 參數整定
永磁同步電機矢量控制（五）——波形記錄及其分析
永磁同步電機矢量控制（六）——MTPA最大轉矩電流比控制
永磁同步電機矢量控制（七）——基于id=0的矢量控制的動態解耦策略
永磁同步電機矢量控制（八）——弱磁控制(超前角弱磁)
永磁同步電機矢量控制（九）——三閉環位置控制系統
永磁同步電機矢量控制（十）——PMSM最優效率（最小損耗）控制策略
總結
以上是生活随笔為你收集整理的永磁同步电机矢量控制（四）——simulink仿真搭建的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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