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初稿 - 中国科技论文在线

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中 国 科 技 论 文 在 线<br />

http://www.paper.edu.cn<br />

横 向 磁 场 永 磁 直 线 电 机 控 制 系 统 建 模 与 仿<br />

真<br />

*<br />

李 帅<br />

( 哈 尔 滨 工 业 大 学 电 气 工 程 及 自 动 化 学 院 , 哈 尔 滨 150001)<br />

摘 要 : 本 文 主 要 针 对 横 向 磁 场 永 磁 直 线 电 机 (TFPMLM) 及 其 位 置 伺 服 系 统 进 行 了 仿 真 研 究 。<br />

横 向 磁 场 永 磁 直 线 电 机 以 其 电 磁 力 密 度 大 的 优 异 性 能 和 本 身 结 构 上 同 传 统 直 线 电 机 的 较 大<br />

差 异 , 在 低 速 大 推 力 直 线 运 动 领 域 显 示 了 广 阔 的 应 用 前 景 。 本 文 先 根 据 横 向 磁 场 永 磁 直 线 电<br />

机 的 数 学 描 述 , 建 立 了 直 线 电 机 在 d-q 坐 标 系 下 的 仿 真 模 型 , 然 后 在 此 基 础 上 采 用 “id=0”<br />

的 矢 量 控 制 策 略 建 立 了 整 个 控 制 系 统 的 完 整 模 型 , 深 入 分 析 了 空 载 和 负 载 条 件 下 速 度 、 位 置 、<br />

推 力 仿 真 结 果 , 验 证 了 所 建 模 型 的 正 确 性 。<br />

关 键 词 : 电 气 工 程 ; 横 向 磁 场 永 磁 直 线 电 机 (TFPMLM);d-q 坐 标 系 ; 矢 量 控 制<br />

中 图 分 类 号 :TM359.4<br />

Model and Simulation of Transverse Flux Permanent<br />

Magnet Linear Machine and Control System<br />

Li Shuai<br />

(School of Electrical Engineering and Automation,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001)<br />

Abstract: In this paper, the servo control system of a transverse flux permanent magnet linear<br />

machine(TFPMLM)is investigated mostly. the transverse flux permanent magnet linear machines have<br />

shown a brilliant prospect in low speed, high torque systems with special configuration and large thrust<br />

force. First of all, based on the mathematic mode of TFPMLM, the simulation model of TFPMLM in<br />

d-q coordinate system is established. Then with the vector control scheme of “id=0”, the simulation<br />

model of system in coordinate system is established. At last, the results of velocity, position and force<br />

in no-load and loaded condition are analyzed and show that the the model is appropriate for the system.<br />

Keywords: Electrical Engineering; transverse flux permanent magnet linear machine(TFPMLM); d-q<br />

coordinate system; vector control<br />

0 引 言<br />

随 着 永 磁 材 料 的 性 能 和 各 种 电 力 电 子 器 件 性 价 比 的 不 断 提 高 , 同 时 伴 随 着 现 代 控 制 理<br />

论 、 微 机 的 控 制 技 术 、 电 机 制 造 工 艺 的 迅 速 发 展 以 及 个 各 种 新 磁 路 结 构 的 不 断 涌 现 , 所 以 在<br />

永 磁 直 线 电 机 的 理 论 分 析 和 设 计 以 及 运 行 控 制 中 都 出 现 了 许 多 需 要 进 一 步 深 入 研 究 的 课 题 。<br />

其 中 , 横 向 磁 场 永 磁 直 线 电 机 ( 以 下 简 称 TFPMLM) 则 因 其 电 磁 力 密 度 大 和 本 身 结 构 的 特<br />

别 , 受 到 了 国 内 外 学 者 的 普 遍 关 注 。<br />

横 向 磁 场 结 构 是 上 世 纪 80 年 代 末 由 德 国 教 授 H.Weh 提 出 的 一 种 新 型 电 机 结 构 形 式 [1] ,<br />

它 的 特 点 是 低 速 大 功 率 , 能 够 直 接 驱 动 低 速 运 行 的 大 推 力 负 载 , 故 在 船 舶 螺 旋 桨 的 直 接 驱 动 、<br />

用 于 武 器 装 备 转 台 的 电 动 伺 服 系 统 、 电 动 车 电 机 、 风 力 发 电 等 方 面 都 有 广 阔 的 应 用 前 景 。<br />

而 横 向 磁 场 永 磁 直 线 电 机 又 是 在 永 磁 直 线 电 机 的 基 础 上 发 展 起 来 的 , 它 是 由 永 磁 同 步 直<br />

线 电 机 本 体 和 动 子 的 位 置 闭 环 控 制 系 统 结 合 在 一 起 构 成 的 自 同 步 永 磁 电 机 , 它 既 具 有 永 磁 直<br />

作 者 简 介 : 李 帅 (1984-), 男 , 硕 士 , 主 要 研 究 方 向 : 一 体 化 电 机 . E-mail: jonney317@sohu.com<br />

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流 电 机 的 优 异 的 调 速 性 能 , 又 实 现 了 无 刷 化 。 本 文 首 先 从 TFPMLM 在 d-q 坐 标 系 下 的 数 学<br />

描 述 入 手 , 利 用 MATLAB/Simulink 软 件 平 台 建 立 了 TFPMLM 在 d-q 坐 标 系 下 的 仿 真 模 型<br />

及 其 驱 动 系 统 的 仿 真 模 型 , 给 出 了 仿 真 波 形 , 从 而 验 证 了 所 建 模 型 的 正 确 性 。<br />

1 横 向 磁 场 永 磁 直 线 电 机 的 数 学 描 述<br />

横 向 磁 场 永 磁 直 线 电 机 的 数 学 模 型 和 永 磁 同 步 旋 转 电 机 的 数 学 模 型 基 本 相 同 [2] , 也 在 其<br />

推 导 中 做 了 如 下 假 设 :<br />

(1) 忽 略 铁 心 的 饱 和 ;<br />

(2) 不 计 涡 流 损 耗 和 磁 滞 损 耗 ;<br />

(3) 定 子 没 有 阻 尼 绕 组 , 永 磁 体 也 没 有 阻 尼 作 用 ;<br />

(4) 反 电 势 是 正 弦 的 。<br />

永 磁 同 步 电 机 的 直 线 运 动 和 旋 转 运 动 一 样 , 也 采 用 统 一 的 空 间 坐 标 矢 量 表 示 。a-b-c 坐<br />

标 系 和 d-q-0 坐 标 系 之 间 的 关 系 仍 满 足 CLARKE 和 PARK 变 换 。<br />

其 变 换 矩 阵 为 :<br />

⎡<br />

⎤<br />

2 2<br />

⎢cosθ cos( θ −<br />

3π) cos( θ +<br />

3π)<br />

⎥<br />

2 ⎢<br />

⎥<br />

sin sin<br />

2 2<br />

C = ⎢ θ ( θ −<br />

3π) sin ( θ +<br />

3π)<br />

⎥<br />

(1)<br />

3 ⎢<br />

⎥<br />

1 1 1<br />

⎢⎣<br />

2 2 2 ⎥⎦<br />

相 应 的 逆 变 换 为 :<br />

⎡ cosθ<br />

sinθ<br />

1 ⎤<br />

⎢<br />

⎥<br />

−1 2 2<br />

C = ⎢cos( θ −<br />

3π) sin ( θ −<br />

3π)<br />

1 ⎥<br />

(2)<br />

⎢<br />

2 2<br />

⎥<br />

⎢⎣cos( θ +<br />

3π) sin ( θ +<br />

3π)<br />

1 ⎥⎦<br />

式 中 θ = ωt<br />

。<br />

而 直 线 运 动 的 速 度 :<br />

v= 2τ<br />

f<br />

(3)<br />

式 中 τ —— 极 距 ;<br />

f —— 频 率 。<br />

直 线 运 动 位 移 :<br />

x = vt<br />

(4)<br />

x 与 空 间 矢 量 角 θ 有 以 下 关 系 :<br />

θ<br />

π x<br />

τ<br />

= (5)<br />

故 有 :<br />

ω<br />

π v<br />

τ<br />

= (6)<br />

电 机 在 d-q 坐 标 系 下 的 电 压 方 程 为 :<br />

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⎧ dψ<br />

π<br />

⎪u = − v ψ + ri<br />

dt τ<br />

⎪<br />

⎪ dψ<br />

π<br />

⎨u = + v ψ + ri<br />

⎪ dt τ<br />

⎪ dψ<br />

0<br />

⎪u0 = + ri<br />

5 0<br />

⎩ dt<br />

d<br />

d q 5 d<br />

q<br />

q d 5 q<br />

磁 链 表 示 为 :<br />

⎧ψ<br />

= Li +<br />

⎪<br />

⎨ψ<br />

q<br />

= Li<br />

q q<br />

⎪<br />

⎩ψ<br />

0<br />

= Li<br />

0 0<br />

ψ<br />

d d d f<br />

式 中 ψ<br />

f<br />

—— 永 磁 体 磁 链 。<br />

由 旋 转 运 动 电 机 得 到 的 瞬 态 电 磁 功 率 :<br />

3<br />

P = p( ψ<br />

diq− ψqid)<br />

ω<br />

(9)<br />

2<br />

把 (6) 式 代 入 上 式 , 可 得 :<br />

3π<br />

P = p( ψdiq− ψqid)<br />

v<br />

(10)<br />

2τ<br />

式 中 p —— 极 对 数 。<br />

由 于<br />

P = Fv<br />

(11)<br />

故 可 得 电 磁 力 :<br />

3π<br />

Fem = p( ψdiq − ψqid<br />

)<br />

(12)<br />

2τ<br />

直 线 电 机 的 机 械 运 动 方 程 :<br />

dv<br />

M F F B v<br />

(8)<br />

em L v<br />

dt = − − (13)<br />

式 中 M —— 动 子 质 量 ;<br />

F<br />

L<br />

—— 负 载 阻 力 ;<br />

B<br />

v<br />

—— 机 械 阻 尼 系 数 。<br />

如 果 选 用 电 流 i d<br />

、 i q<br />

、 i 0<br />

, 速 度 v 和 位 移 x 为 状 态 变 量 , 由 电 压 方 程 、 机 械 运 动 方 程 和<br />

位 移 方 程 就 组 成 了 直 线 电 机 的 状 态 方 程 组 :<br />

(7)<br />

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⎧ di π<br />

⎪L = u + v ψ −ri<br />

dt τ<br />

⎪<br />

⎪ di π<br />

⎪<br />

L = u − v ψ −ri<br />

dt τ<br />

⎪ di0<br />

⎨L0 = u0 −ri<br />

s 0<br />

⎪ dt<br />

⎪ dv<br />

⎪M = Fem −FL −Bvv<br />

dt<br />

⎪<br />

⎪dx<br />

= v<br />

⎪<br />

⎩ dt<br />

d<br />

d d q s d<br />

q<br />

q q d s q<br />

(14)<br />

2 横 向 磁 场 永 磁 直 线 电 机 及 控 制 系 统 的 仿 真 模 型<br />

MATLAB/Simulink 是 一 款 优 秀 的 仿 真 工 具 软 件 , 它 具 有 可 模 块 化 、 可 封 装 、 可 重 载 、<br />

可 面 向 结 构 图 编 程 和 高 度 可 视 化 等 特 点 , 大 大 提 高 了 系 统 仿 真 的 效 率 和 可 靠 性 。 因 此 在 现 有<br />

的 各 种 控 制 系 统 仿 真 软 件 中 ,MATLAB 应 用 的 非 常 广 泛 [3] 。 同 时 ,SIMULINK 元 件 库 里 有<br />

许 多 常 见 的 电 力 电 子 元 件 、 信 号 源 、 电 机 模 型 以 及 数 学 运 算 等 模 块 , 合 理 利 用 这 些 模 块 , 可<br />

以 很 方 便 快 捷 地 搭 建 所 需 要 的 系 统 模 型 , 在 此 基 础 上 , 就 可 以 对 系 统 进 行 仿 真 研 究 。<br />

本 节 首 先 搭 建 了 横 向 磁 场 永 磁 直 线 电 机 的 模 块 , 然 后 搭 建 了 SVPWM 模 块 , 最 后 建 立<br />

了 位 置 、 速 度 和 电 流 三 闭 环 矢 量 控 制 系 统 仿 真 模 型 , 为 下 一 节 控 制 系 统 的 仿 真 分 析 做 准 备 。<br />

2.1 横 向 磁 场 永 磁 直 线 电 机 的 仿 真 模 型<br />

根 据 上 一 节 对 横 向 磁 场 永 磁 直 线 电 机 的 数 学 描 述 , 可 以 搭 建 出 此 直 线 电 机 本 体 的 仿 真 模<br />

型 如 图 1 所 示 。 其 中 ,“abc2dq” 模 块 是 实 现 将 a-b-c 坐 标 系 中 的 三 相 电 压 转 换 为 d-q-0 坐<br />

标 系 中 的 d 轴 和 q 轴 电 压 ;“voltage function” 模 块 是 按 照 电 压 方 程 实 现 将 d 轴 和 q 轴 电 压<br />

转 换 为 d 轴 和 q 轴 电 流 ;“dq2abc” 模 块 是 实 现 将 d-q-0 坐 标 系 中 的 d 轴 和 q 轴 电 流 转 换 为<br />

a-b-c 坐 标 系 中 的 三 相 电 流 输 出 ;“mech function” 模 块 是 按 照 电 机 的 电 磁 力 方 程 和 机 械 运 动<br />

方 程 计 算 求 得 电 机 的 速 度 、 位 移 、 电 磁 力 等 变 量 。<br />

图 1 TFPMLM 的 仿 真 模 型<br />

Fig. 1 Simulation model of TFPMLM<br />

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2.2 SVPWM 模 块 的 仿 真 模 型<br />

SVPWM( 电 压 空 间 矢 量 脉 宽 调 制 ) 实 际 上 是 对 三 相 电 压 型 逆 变 器 上 下 桥 臂 功 率 开 关 管<br />

的 状 态 控 制 。 三 相 电 压 型 逆 变 器 共 有 3 个 桥 臂 , 如 图 2 所 示 。 桥 臂 能 互 补 工 作 是 其 总 的 控 制<br />

原 则 。SVPWM 的 具 体 的 实 现 方 案 如 下 [4-6] :<br />

U d<br />

2<br />

U d<br />

2<br />

图 2 三 相 电 压 源 型 逆 变 器<br />

Fig. 2 Three phase voltage source inverter<br />

若 定 义 开 关 函 数 S , 令 上 管 导 通 时 有 S = 1 , 下 管 导 通 时 有 S = 0 , 则 有 当<br />

( SA, SB, S<br />

C) = (1,0,0) 时 , 就 有 :<br />

⎧UAO − UBO = Ud<br />

⎪<br />

⎨UAO − UCO = Ud<br />

⎪<br />

⎩UAO + UBO + UCO<br />

= 0<br />

由 此 可 以 得 到 :<br />

⎧UAO<br />

= 2 Ud<br />

/3<br />

⎪<br />

⎨UBO<br />

=−Ud<br />

/3<br />

⎪<br />

⎩UCO<br />

=−Ud<br />

/3<br />

x<br />

( SA, SB, S<br />

C)<br />

总 共 有 8 种 组 合 , 其 中 (0,0,0) 和 (1,1,1) 是 三 相 绕 组 被 短 接 在 一 起 的 情 况 ,<br />

这 时 的 电 压 矢 量 是 零 。 而 其 余 六 个 非 零 矢 量 长 度 都 为 2 U<br />

d<br />

/3, 方 向 互 相 相 差 60° , 而 且 将<br />

平 面 分 成 六 个 扇 区 , 如 图 3 所 示 。<br />

x<br />

(15)<br />

(16)<br />

x<br />

U2(010)<br />

β<br />

U6(110)<br />

Ur<br />

U3(011)<br />

U7(111)<br />

U0(000)<br />

U4(100)<br />

α<br />

U1(001)<br />

U5(101)<br />

图 3 空 间 电 压 矢 量 分 布 图<br />

Fig. 3 Distribution of space voltage vector<br />

SVPWM 技 术 的 目 的 就 是 得 到 具 有 任 意 幅 值 和 位 置 的 电 压 矢 量 , 但 由 于 只 能 输 出 8 个 电<br />

压 矢 量 , 所 以 实 现 SVPWM 的 方 法 就 是 利 用 这 8 个 电 压 矢 量 的 不 同 组 合 来 逼 近 所 给 定 的 参<br />

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考 空 间 电 压 矢 量 [7] 。 现 引 入 r1-r2-r3 坐 标 系 , 此 坐 标 系 是 由 a-b-c 坐 标 系 逆 时 针 旋 转 90° 得 到 。<br />

r1-r2-r3 坐 标 系 和 α - β 坐 标 系 的 换 算 关 系 为 :<br />

⎡U<br />

0 1<br />

r1<br />

⎤ ⎡<br />

⎤<br />

⎢ U<br />

U<br />

⎥ ⎢ ⎥⎡ α ⎤<br />

r 2 = ⎢ 3/2 − 1/2⎥⎢ U<br />

⎥<br />

(17)<br />

⎢ ⎥<br />

β<br />

⎢U<br />

⎥ ⎢<br />

r3<br />

3/2 1/2<br />

⎥⎣ ⎦<br />

⎣ ⎦ ⎣− − ⎦<br />

按 照 上 式 可 以 计 算 出 S 值 :<br />

S = 4 sign( U ) + 2 sign( U ) + sign( U )<br />

(18)<br />

r3 r2 r1<br />

其 中 , sign( x ) 是 符 号 函 数 , 若 x > 0 , 则 sign( x ) = 1, 反 之 则 sign( x ) = 0。<br />

然 后 再 根 据 S 值 查 表 1, 就 可 以 确 定 扇 区 号 。<br />

表 1 S 值 与 扇 区 号 的 对 应 关 系<br />

Tab. 1 Relationship between S and sector number<br />

S 1 2 3 4 5 6<br />

扇 区 号 1 5 0 3 2 4<br />

在 Matlab/Simulink 环 境 下 可 以 建 立 仿 真 扇 区 判 断 数 学 模 型 , 如 图 4 所 示 。<br />

在 等 效 的 原 则 下 根 据 线 性 组 合 法 的 思 想 , 图 3 中 位 于 1 扇 区 的 U<br />

r<br />

, 在 周 期 T<br />

S<br />

时 间 内 的<br />

作 用 效 果 和 U<br />

0<br />

作 用 T<br />

1<br />

时 间 和 U<br />

60<br />

作 用 T<br />

2<br />

时 间 之 和 的 效 果 是 等 价 的 。 由 此 可 以 计 算 出 两 个 基<br />

本 矢 量 作 用 的 时 间 为<br />

⎧ 2<br />

⎪T1<br />

= TS( 3 Uα<br />

− Uβ)/<br />

Ud<br />

⎨ 2<br />

(19)<br />

⎪<br />

⎩T2<br />

= 2 TSUβ<br />

/ Ud<br />

同 理 , 可 以 推 导 出 在 其 他 扇 区 的 相 邻 两 个 基 本 矢 量 的 作 用 时 间 。 各 个 矢 量 的 作 用 时 间 和<br />

下 列 变 量 有 关 :<br />

⎧<br />

⎪X = 2 TSUβ<br />

/ Ud<br />

⎪<br />

⎪ 2<br />

(20)<br />

⎨Y = TS( 3 Uα<br />

+ Uβ)/<br />

Ud<br />

⎪ 2<br />

⎪ 2<br />

⎪Z = TS( − 3 Uα<br />

+ Uβ)/<br />

Ud<br />

⎩ 2<br />

图 4 判 断 扇 区 的 仿 真 模 型<br />

Fig. 4 Simulation model of judging sector<br />

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计 算 基 本 矢 量 的 作 用 时 间 和 分 配 时 间 的 模 型 如 图 5 和 6 所 示 。<br />

图 5 计 算 电 压 矢 量 作 用 时 间<br />

Fig. 5 Calculating the vector action time<br />

然 后 就 是 可 以 计 算 占 空 比 , 目 前 常 用 的 是 七 段 式 电 压 空 间 矢 量 PWM 波 形 , 它 是 由 三 段<br />

零 矢 量 与 四 段 相 邻 的 两 个 非 零 矢 量 组 成 , 而 那 三 段 零 矢 量 分 别 在 PWM 波 的 开 始 、 中 间 和 结<br />

尾 。 实 现 方 法 可 以 使 用 DSP 内 部 的 全 比 较 单 元 , 计 数 方 式 是 采 用 连 续 增 减 计 数 , 每 个 全 比<br />

较 单 元 CMPRx 控 制 一 相 桥 臂 的 PWM 信 号 。<br />

⎧<br />

⎪<br />

T<br />

⎪<br />

⎨T<br />

⎪<br />

⎪<br />

⎪T<br />

⎩<br />

aon<br />

bon<br />

con<br />

Ts<br />

−T −T<br />

=<br />

4<br />

T1<br />

= Taon<br />

+<br />

2<br />

T2<br />

= Tbon<br />

+<br />

2<br />

1 2<br />

(21)<br />

图 6 分 配 电 压 矢 量 作 用 时 间<br />

Fig. 6 Distributing the vector action time<br />

这 样 可 以 建 立 计 算 占 空 比 的 模 型 , 如 图 7 所 示 。<br />

根 据 扇 区 号 就 可 以 分 配 其 占 空 比 , 分 配 模 型 如 图 8 所 示 。<br />

最 后 和 三 角 波 进 行 比 较 , 得 到 生 成 PWM 的 模 型 如 图 9 所 示 。<br />

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图 7 计 算 占 空 比<br />

Fig. 7 Calculating duty ratio<br />

图 8 分 配 占 空 比<br />

Fig. 8 Distributing duty ratio<br />

图 9 生 成 PWM<br />

Fig. 9 Generating PWM<br />

2.3 矢 量 闭 环 控 制 系 统 仿 真 模 型<br />

为 了 构 成 一 个 完 整 的 矢 量 闭 环 控 制 系 统 , 除 了 电 机 本 体 模 型 、SVPWM 仿 真 模 型 , 还 需<br />

要 d-q-0 坐 标 系 到 α - β 坐 标 系 的 PARK 反 变 换 模 块 、 逆 变 电 路 模 块 以 及 PI 调 节 器 模 块 。 其<br />

中 ,PI 调 节 器 模 块 要 进 行 限 幅 处 理 。PI 调 节 器 模 块 如 图 10 所 示 。 其 余 的 子 模 块 都 可 以 在<br />

SIMULINK 元 件 库 中 找 到 [8,9] 。 将 这 些 子 模 块 进 行 连 接 就 会 得 到 矢 量 闭 环 控 制 系 统 的 仿 真 模<br />

型 。 本 文 的 闭 环 系 统 是 由 电 流 、 速 度 、 位 置 三 个 闭 环 组 成 , 整 个 控 制 系 统 的 仿 真 模 型 如 图<br />

11 所 示 。<br />

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图 10 PI 调 节 器 模 型<br />

Fig. 10 Model of PI regulator<br />

图 11 控 制 系 统 的 仿 真 模 型<br />

Fig. 11 Simulation model of control system<br />

3 仿 真 结 果 及 分 析<br />

本 系 统 在 MATLAB7.0.4/Simulink 环 境 下 运 行 , 所 用 电 机 的 参 数 如 下 : 定 子 电 阻 R=1Ω ,<br />

定 子 d 轴 和 q 轴 电 感 为 Ld = Lq=4mH, 动 子 的 总 质 量 M=1.2Kg, 阻 尼 系 数 c=0.5N.s.m -1 , 另<br />

外 , 直 流 电 压 U<br />

d<br />

= 100 V、 永 磁 体 磁 链 ψ<br />

f<br />

= 0.32 Wb、 极 对 数 p = 3 , 极 距 τ = 9 mm。 电<br />

流 环 的 采 样 频 率 为 20KHz。 位 置 给 定 为 两 条 斜 率 不 同 的 连 续 的 折 线 段 , 如 图 12 中 实 线 所 示 ,<br />

其 对 应 的 速 度 分 别 为 10 mm⋅ s −1 和 3 mm⋅<br />

s −1 。 设 定 仿 真 时 间 为 0.2s, 步 长 为 2× 10 −6 s, 负<br />

载 力 F =0.5N, 系 统 在 空 载 时 的 位 置 、 速 度 和 推 力 曲 线 如 图 12、13 和 14 所 示 。 在 加 载 时 的<br />

L<br />

位 置 、 速 度 和 推 力 曲 线 如 图 15、16 和 17 所 示 。 图 中 横 坐 标 是 表 示 所 需 的 步 长 数 , 纵 坐 标 表<br />

示 的 是 位 移 , 单 位 是 mm。 下 面 的 图 都 为 单 个 方 向 行 程 的 仿 真 结 果 。 从 图 中 可 以 看 出 , 在 空<br />

载 和 负 载 的 情 况 下 , 其 速 度 和 位 置 都 能 很 好 的 跟 随 给 定 , 控 制 器 的 参 数 满 足 系 统 的 要 求 。<br />

图 12 空 载 条 件 下 位 置 曲 线<br />

Fig. 12 Simulation results of position in no-load condition<br />

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图 13 空 载 条 件 下 速 度 曲 线<br />

Fig. 13 Simulation results of speed in no-load condition<br />

图 14 空 载 条 件 下 推 力 曲 线<br />

Fig. 14 Simulation results of force in no-load condition<br />

图 15 负 载 条 件 下 位 置 曲 线<br />

Fig. 15 Simulation results of position in loaded condition<br />

图 16 负 载 条 件 下 速 度 曲 线<br />

Fig. 16 Simulation results of speed in loaded condition<br />

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4 结 论<br />

图 17 负 载 条 件 下 推 力 曲 线<br />

Fig. 17 Simulation results of force in loaded condition<br />

本 文 给 出 了 横 向 磁 场 永 磁 直 线 电 机 进 行 了 数 学 描 述 , 然 后 根 据 数 学 描 述 利 用<br />

MATLAB/SIMULINK 建 立 了 直 线 电 机 的 仿 真 模 型 , 然 后 还 建 立 了 SVPWM 的 仿 真 模 型 , 进<br />

而 组 合 建 立 了 矢 量 闭 环 控 制 系 统 仿 真 模 型 , 然 后 对 该 系 统 进 行 了 仿 真 研 究 : 分 别 给 出 了 在 空<br />

载 和 负 载 条 件 下 系 统 的 位 置 、 速 度 和 推 力 的 仿 真 波 形 , 从 而 验 证 了 所 建 模 型 的 正 确 性 。<br />

[ 参 考 文 献 ] (References)<br />

[1] S H. WEH , H. MAY. Achievable force densities for permanent magnet excited machines in new<br />

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