1、1主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容一、一、 BLDC與永磁同步電機(jī)與永磁同步電機(jī)PMSM的區(qū)別的區(qū)別二、永磁直流無(wú)刷電機(jī)的數(shù)學(xué)模型二、永磁直流無(wú)刷電機(jī)的數(shù)學(xué)模型三、基于三、基于 MATLAB 的的 BLDC 系統(tǒng)模型的建立系統(tǒng)模型的建立四四 、MATLAB中中S函數(shù)的概念及使用函數(shù)的概念及使用五五 、一周總結(jié)和計(jì)劃、一周總結(jié)和計(jì)劃2永磁直流無(wú)刷電機(jī)永磁直流無(wú)刷電機(jī)BLDCBLDC與永磁同步電機(jī)與永磁同步電機(jī)PMSMPMSM的區(qū)別的區(qū)別t 無(wú)刷直流電機(jī)通常情況下轉(zhuǎn)子磁極采用瓦型磁鋼，經(jīng)過(guò)磁路設(shè)計(jì)，可以獲得梯形波的氣隙磁密，定子繞組多采用集中整距繞組，因此感應(yīng)反電動(dòng)勢(shì)也是梯形波的。無(wú)刷直流電機(jī)的控制需要位置

2、信息反饋，必須有位置傳感器或是采用無(wú)位置傳感器估計(jì)技術(shù)，構(gòu)成自控式的調(diào)速系統(tǒng)?？刂茣r(shí)各相電流也盡量控制成方波，逆變器輸出電壓按照有刷直流電機(jī)PWM的方法進(jìn)行控制即可。本質(zhì)上，無(wú)刷直流電機(jī)也是一種永磁同步電動(dòng)機(jī)，調(diào)速實(shí)際也屬于變壓變頻調(diào)速變壓變頻調(diào)速范疇。 通常說(shuō)的交流永磁同步伺服電機(jī)具有定子三相分布繞組和永磁轉(zhuǎn)子，在磁路結(jié)構(gòu)和繞組分布上保證感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形為正弦，外加的定子電壓和電流也應(yīng)為正弦波，一般靠交流變壓變頻器提供。永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)常采用自控式，也需要位置反饋信息，可以采用矢量控制（磁場(chǎng)定向控制）或直接轉(zhuǎn)矩控制的先進(jìn)控制方式。 3永磁直流無(wú)刷電機(jī)與永磁同步電機(jī)的區(qū)別永磁直流無(wú)刷電機(jī)與永

3、磁同步電機(jī)的區(qū)別t兩者區(qū)別可以認(rèn)為是方波和正弦波控制導(dǎo)致的設(shè)計(jì)理念不同。t無(wú)刷直流電機(jī)的所謂“直流變頻”實(shí)質(zhì)上是通過(guò)逆變器進(jìn)行的交流變頻，從電機(jī)理論上講，無(wú)刷直流電機(jī)與交流永磁同步伺服電機(jī)相似，應(yīng)該歸類為交流永磁同步伺服電機(jī)；但習(xí)慣上被歸類為直流電機(jī)，因?yàn)閺钠淇刂坪万?qū)動(dòng)電源以及控制對(duì)象的角度看，稱之為“無(wú)刷直流電機(jī)”也算是合適的。 Permanent Magnet Synchronous MachinePermanent Magnet Synchronous MachinetPermanent Magnet Synchronous Machine The Permanent Magnet Sy

4、nchronous Machine block operates in either generator or motor mode. The mode of operation is dictated by the sign of the mechanical torque (positive for motor mode, negative for generator mode). The electrical and mechanical parts of the machine are each represented by a second-order state-space mod

5、el. The sinusoidal model assumes that the flux established by the permanent magnets in the stator is sinusoidal, which implies that the electromotive forces are sinusoidal. For the trapezoidal machine, the model assumes that the winding distribution and flux established by the permanent magnets prod

6、uce three trapezoidal back EMF waveforms4MATLABMATLAB自帶例程自帶例程5永磁直流無(wú)刷電機(jī)與永磁同步電機(jī)的區(qū)別永磁直流無(wú)刷電機(jī)與永磁同步電機(jī)的區(qū)別t直流無(wú)刷電機(jī)的梯形波方式的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩大，成本低，但是噪音大，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大。而永磁同步電機(jī)的弦波方式轉(zhuǎn)矩相對(duì)小一些，成本高，但是噪音小，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，因此一般來(lái)說(shuō)伺服電機(jī)采用永磁同步電機(jī)方式優(yōu)于直流無(wú)刷電機(jī)，而動(dòng)力電機(jī)采用直流無(wú)刷電機(jī)優(yōu)于永磁同步電機(jī)。6永磁直流無(wú)刷電機(jī)的數(shù)學(xué)模型永磁直流無(wú)刷電機(jī)的數(shù)學(xué)模型7三相繞組為星形連接，且沒(méi)有中線，則有三相繞組為星形連接，且沒(méi)有中線，則有 i a+ ib+ ic=0

7、 Mib + Mic = -Mia得到最終電壓方程：得到最終電壓方程：永磁直流無(wú)刷電機(jī)的數(shù)學(xué)模型永磁直流無(wú)刷電機(jī)的數(shù)學(xué)模型8根據(jù)電壓方程式可得電機(jī)的等效電路圖根據(jù)電壓方程式可得電機(jī)的等效電路圖 永磁直流無(wú)刷電機(jī)的數(shù)學(xué)模型永磁直流無(wú)刷電機(jī)的數(shù)學(xué)模型9定子繞組產(chǎn)生的定子繞組產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩：電磁功率電磁功率：電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩：運(yùn)動(dòng)方程運(yùn)動(dòng)方程：其中其中 為電磁轉(zhuǎn)矩；為電磁轉(zhuǎn)矩； 為負(fù)載轉(zhuǎn)矩；為負(fù)載轉(zhuǎn)矩；B為阻尼系數(shù)；為阻尼系數(shù)； 為電機(jī)機(jī)械為電機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)速；J為電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。為電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 基于基于 MATLAB MATLAB 的的 BLDC BLDC 系統(tǒng)模型的建立系統(tǒng)模型的建立

8、10基于基于 MATLAB MATLAB 的的 BLDC BLDC 系統(tǒng)模型的建立系統(tǒng)模型的建立11BLDC 建模仿真系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制方案：建模仿真系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制方案：轉(zhuǎn)速環(huán)由轉(zhuǎn)速環(huán)由 PI 調(diào)節(jié)器構(gòu)成，電流環(huán)由電流滯環(huán)調(diào)節(jié)器構(gòu)成。調(diào)節(jié)器構(gòu)成，電流環(huán)由電流滯環(huán)調(diào)節(jié)器構(gòu)成。根據(jù)模塊化建模的思想，控制系統(tǒng)分割為各個(gè)功能獨(dú)立的根據(jù)模塊化建模的思想，控制系統(tǒng)分割為各個(gè)功能獨(dú)立的子模塊。子模塊。其中主要包括：其中主要包括： BLDC 本體模塊、電流滯環(huán)控制模塊、速本體模塊、電流滯環(huán)控制模塊、速度控制模塊、參考電流模塊、轉(zhuǎn)矩計(jì)算模塊和電壓逆變模度控制模塊、參考電流模塊、轉(zhuǎn)矩計(jì)算模塊和電壓逆變模塊。通

9、過(guò)這些功能模塊的有機(jī)整合，就可在塊。通過(guò)這些功能模塊的有機(jī)整合，就可在Matlab/Simulink 中搭建出中搭建出 BLDC 控制系統(tǒng)的仿真模型，控制系統(tǒng)的仿真模型，并實(shí)現(xiàn)雙閉環(huán)的控制算法。并實(shí)現(xiàn)雙閉環(huán)的控制算法?；诨?MATLAB MATLAB 的的 BLDC BLDC 系統(tǒng)模型的建立系統(tǒng)模型的建立12基于基于 MATLAB MATLAB 的的 BLDC BLDC 系統(tǒng)模型的建立系統(tǒng)模型的建立13基于基于 MATLAB MATLAB 的的 BLDC BLDC 系統(tǒng)模系統(tǒng)模型的建立型的建立1415MatlabMatlab中中S S函數(shù)的概念及使用函數(shù)的概念及使用S函數(shù)即系統(tǒng)函數(shù)Syst

10、em Function的意思，為什么要使用S函數(shù)呢？因?yàn)樵谘芯恐?，有時(shí)需要用到復(fù)雜的算法設(shè)計(jì)等，而這些算法因?yàn)槠鋸?fù)雜性不適合用普通的Simulink模塊來(lái)搭建，即matlab所提供的Simulink模塊不能滿足用戶的需求，需要用編程的形式設(shè)計(jì)出S函數(shù)模塊，將其嵌入到系統(tǒng)中。如果恰當(dāng)?shù)厥褂肧函數(shù)，理論上，可以在Simulink下對(duì)任意復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行仿真。16MatlabMatlab中中S S函數(shù)的概念及使用函數(shù)的概念及使用Matlab為了用戶使用方便，有一個(gè)S函數(shù)的模板sfuntmpl.m，一般來(lái)說(shuō)，我們僅需要在sfuntmpl.m的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改即可。在主窗口輸入edit sfuntmpl即可

11、出現(xiàn)模板函數(shù)的內(nèi)容，可以詳細(xì)地觀察其幫助說(shuō)明以便更好地了解S函數(shù)的工作原理。模板函數(shù)的定義形式為functionsys,x0,str,ts=sfuntmpl(t,x,u,flag)，一般來(lái)說(shuō)，S函數(shù)的定義形式為sys,x0,str,ts=sfunc(t,x,u,flag,p1,Pn)，其中的sfunc為自己定義的函數(shù)名稱，以上參數(shù)中，t、x、u分別對(duì)應(yīng)時(shí)間、狀態(tài)、輸入信號(hào)，flag為標(biāo)志位，其取值不同，S函數(shù)執(zhí)行的任務(wù)和返回的數(shù)據(jù)也是不同的，pn為額外的參數(shù)，sys為一個(gè)通用的返回參數(shù)值，其數(shù)值根據(jù)flag的不同而不同，x0為狀態(tài)初始數(shù)值，str在目前為止的matlab版本中并沒(méi)有什么作用，一般str=即可，ts為一個(gè)兩列的矩陣，包含采樣時(shí)間和偏移量?jī)蓚€(gè)參數(shù)，如果設(shè)置為0 0，那么每個(gè)連續(xù)的采樣時(shí)間步都運(yùn)行，-1 0則表示按照所連接的模塊的采樣速率進(jìn)行，0.25 0.1表示仿真開(kāi)始的0.1s后每0.25s運(yùn)行一次，采樣時(shí)間點(diǎn)為TimeHit=n*period+offset。17MatlabMatlab中中S S函數(shù)的概念及使用函數(shù)的概念及使用18MatlabMatlab中中S S函數(shù)的概念及使用函數(shù)的概念及使用 轉(zhuǎn)子位置和三相參考電流的關(guān)系表19MatlabMatlab中中S S函數(shù)的概念及使用函數(shù)的概念及使用 參考電流模塊Simulink測(cè)試圖