k為系數,Pos為位置信號,w為轉速信號。
2.3速度控制模塊
速度控制模塊為單輸入:參考轉速與實際轉速的差;單輸出:三相參考電流的幅值Is.其中,KP為比例參數,KI為積分參數,Saturation飽和限幅模塊將輸出的三項參考電流的幅值限定在要求范圍內,如圖7所示。
2.4參考電流模塊
參考電流模塊的作用是根據電流幅值信號Is和位置信號給出三相參考電流,輸出的三相參考電流直接輸入電流滯環控制模塊,用于與實際電流進行電流滯環控制。參考電流模塊采用S-Function編程實現。
2.5電壓逆變模塊
電壓逆變模塊實現的是逆變器的功能,輸入為位置信號和電流滯環控制模塊給出逆變控制信號,輸出為三相端電壓。
該模塊可根據位置信號判斷電機所處的運行階段,給出相應的三相端電壓信號,該模塊采用S-Function編程實現。
3.仿真結果
本文基于Matlab/Simulink建立了BLDCM控制系統的仿真模型,并對該模型進行了BLDCM雙閉環控制系統的仿真,仿真中BLDCM參數設置為:定子相繞組電阻R=1Ω,定子相繞組自感L=0.02H,互感M=-0.0061H,轉動慣量J=0.005kg.m2,額定轉速n=2400r/min,極對數p=1,額定電壓220V.為了驗證所設計的BLDCM控制系統仿真模型的靜、動態性能,系統空載起動,進入穩態后,在t=0.5s時突加負載TL=5Nm,在t=0.65s時撤去負載,可得到系統轉速、轉矩、三相相電流和三相反電動勢仿真曲線如圖8-11所示。
由仿真波形可以看出,在n=2400r/min的參考轉速下,系統響應快速且平穩,相電流和反電動勢波形較理想。圖9、10表明:起動階段系統保持轉矩恒定,沒有造成較大的轉矩和相電流沖擊,說明參考電流的限幅作用有效;空載穩速運行時,忽略系統的摩擦轉矩,此時的電磁轉矩均值為零;在t=0.5s時突加負載,轉速發生突降,但又能迅速恢復到平衡狀態,穩態運行時無靜差。仿真結果表明了本文提出的這種無刷直流電機控制系統的設計方案具備有效性及控制系統的合理性。
4.結論
本文在分析BLDCM數學模型的基礎上,在Matlab/Simulink仿真環境下,結合獨立的功能模塊與S-Function模塊,提出了無刷直流電機控制系統的設計方案。仿真結果表明:波形符合理論分析,系統具有較好的動、靜態特性,能夠平穩運行,實用性強。