Simulink—PMSM电机模块介绍

1、模块位置

2、模块配置

1. Number of phases（相数）：里面包含“3”和“5”两个选项。当选择“3”时表示为三相PMSM，当选择“5”时表示为五相PMSM。当Back EMF waveform被设置成Trapezoidal方式，或者Rotor type被设置成Salient-pole方式时，此处将不能进行功能选择。
2. Back EMF waveform（反电动势波形）：里面包含Sinusoidal和Trapezoidal两个选项。选择Sinusoidal表示此PMSM为正弦波激励，选择Trapezoidal表示此PMSM为梯形波激励。无论选择哪种激励方式，Number of phases都将不能设置为5。
3. Rotor type（转子类型）：里面包含Round和Salient-pole两个选项。选择Salient-pole表示电机转子为凸极型，选择Round表示电机转子为圆柱形。
4. Mechanical input（机械输入方式）：里面包含Torque Tm、Speed和Mechanical rotational三个选项。其中，较为常用的是前两个，Torque Tm表示负载转矩，Speed表示机械角速度。
5. Preset model（电机的类型）：里面包含No和各种功率等级的电机选项。当选择No时，可以对电机的参数进行修改；当选择其他类型的电机时，电机参数已经确定，将不能对电机的参数进行设置。

3、Parameters（参数设置）

1. Stator phase resistance Rs（ohm）（定子电阻）：设置电机定子电阻的大小，单位为Ω。
2. Inductances[Ld（H）Lq（H）]（定子电感）：设置电机定子电感的大小，单位为H。
3. Machine constant（电机常量值）：当Specify选择Flux linkage established by magnets（V.s）时，可以对Flux linkage（永磁体磁链）进行设置大小，单位为Wb；当Specify 选择Voltage Constant时，可以对Voltage Constant进行设置大小，单位为V/krpm；当Specify 选择Torque Constant 时，可以对Torque Constant进行设置大小，单位为N·m。
4. Inertia, viscous damping, pole pairs, static friction [J(kg.m"2)F(N.m.s)p() Tf(N.m)]：可以分别设置电机的Inertia（转动惯量）、viscous damping（阻尼系数）、pole pairs（极对数）和static friction（静摩擦力），viscous damping通常设置为0。
5. Initial conditions[wm（rad/s）thetam（deg）ia，ib（A）]（电机的初始状态）：可以设置包括机械角速度、转子位置、相电流ia和ib在内的数值大小。

4、Advanced（高级设置）

• Sample time（-1 for inherited）：可以对采样时间进行设置，当powergui设置为continues时，默认为-1，表示采用内部的采样时间；当powergui设置为discrete时，可以对采样时间进行设置。

• Rotor flux position when theta=0：此处用来设置同步旋转坐标系的选择。当选择Aligned with phase A axis（original Park）时，表示同步旋转坐标系采用的是前面所讲的书本上常用坐标系（见图1-2）；当选择90degrees behind phase A axis（modified Park）时，表示同步旋转坐标系采用的是MATLAB自身所采用的坐标系（见图1-6）。
  
  5、模块的使用
  

• 模块有4个输入和一组输出。A、B、C是电机模块的3根相线，一般接三相逆变桥。

• Tm输入是电机的负载扭矩，相当于此电机模块的负载。可以接入常数模块，也可以接入变化信号， 模拟负载的变化。

• m输出组，包含了电机模块的各种输出信号：
  -

• is_a、is_b、is_c：3相电流值，以A为单位，是带正负的实际电流大小，可以直接使用。

• Rotor speed wm：电机角速度（以rad/s为单位，要转换为RPM转速，需要除以2*PI，再乘以60）。

• Rotor angle thetam：电机转子电角度，这个是0-360度范围的，可以直接用来进行clark、park变换。（注意要先乘极对数，如极对数是4，那么电机模块输出的电角度就要乘以4，再进行FOC）。

• 电机输出扭矩，单位N*m。

• h_a、h_b、h_c：霍尔信号输出，反电动势过零点的时候霍尔跳变。

7、模块常用方法：

7.1、使用Universal Bridge模块输出电机的驱动电压

7.2、使用step模块，产生模块的负载信号。

7.3、使用bus selector模块输出电机模块的输出信号。

本文部分内容来自《现代永磁同步电机控制原理及MATLAB仿真》袁雷编著