苏州同元软控信息技术有限公司
公司简介 资讯中心 资质荣誉
MWorks 工具箱 模型库 应用案例 工程咨询
MWorks License申请 开源模型库 用户文档 技术资料
招聘信息 联系方式 在线地图
留言板
应用案例
Home Page >> 应用案例
永磁同步电机控制方案验证
浏览次数:503    发布时间:2012-6-28 20:16

1. 项目背景

       本项目的主要仿真对象为永磁同步电机,其特性为超低速运行的特种电机,应用于小型控制力矩陀螺。该电机跨速比较大(±1/1000°/s ~ 24°/s),转速控制精度要求很高(±1%以内),且运行工况非常复杂。因此仿真模型的核心在于控制算法的精确性和稳定性。

2. 解决方案

2.1 电机模型

     

       模型名称:EDP.Machines

       功能描述:通过建立电机系统的Modelica模型,可以模拟起动、调速、稳定运行和减速制动等各种工况,通过观察电流、电压、转速、转矩的特性曲线,对相应的设计参数进行优化调整。

       建模原理:基于电机物理模型和数学公式,通过电机外特性参数进行建模。建模过程中采用层级式建模原理,首先建立电磁学基本元器件模型库(如磁阻、磁源、电磁转换器等)、然后建立电机基本部件(如转子磁动势、定子绕组、坐标变换模型等)、最后搭建电机整机模型。

2.2 电机控制器模型

     

       模型名称:EDP.Drivers

       功能描述:根据用户定制的转速曲线,采用空间矢量控制算法,通过三相逆变器驱动永磁同步电机正常运行。

       模型结构:电机驱动器由直流电源、三相逆变器、传感器、速度曲线输入模块和空间矢量算法模型组成。

2.3 负载模型

     

       模型名称:Load

       功能描述:通过建立负载力矩的Modelica模型,可以模拟电机转轴在各种工况下所受的负载大小。

       建模原理:电机负载力矩由摩擦阻力矩、耦合力矩以及扰动力矩三部分叠加而成。建模过程中采用层级式建模原理,首先建立各负载分量模型,然后搭建电机总负载模型。

                 

3. 项目成果

       根据设计需求分别建立了基于MWorks平台的永磁同步电机模型库、电机控制器模型库、电机驱动器模型库和电机负载模型库。

       根据以上模型库可以模拟不同运行工况下(如不同的角速度指令、不同的角度指令以及不同的负载下)的电机的电流、电压、电磁转矩等动态特性。模型库应用价值如下所述。

4. 应用价值

       永磁同步电机控制方案仿真验证平台的建立,可以通过仿真模型有效的验证电机控制算法的准确性和可靠性,降低试验成本,提高研发人员的工作效率,加快电机系统方案设计和验证阶段的研制进度,保证研发质量。因此,构建该仿真平台对电机控制系统的设计具有十分重要的意义。

       (1)灵活修改电机控制方式及控制参数
       可根据用户需求选择角度控制或者角速度控制方式,且在角速度控制方式下可以设置不同的角速度输入曲线。

       (2)灵活设置电机负载特性
       可根据用户需求,修改各个电机负载分量的倍数以模拟不同的运行工况。

       (3)模拟硬件AD带来的误差

       (4)考虑白噪声等系统误差来源

       (5)采用数字PI控制器,更接近真实硬件