王景辉，乐贵高，霍 龙

(南京理工大学 机械工程学院，南京 210094)

永磁同步电机(PMSM)因其体积小、结构简单、输出转矩大、效率高等优点，在工业控制领域得到了广泛应用［1］。同时PMSM 是一个非线性、多变量、强耦合的时变系统，因此需要建立其解耦状态方程。1971年德国学者Blaschke 等［2］提出了矢量控制理论，使交流电机转矩和磁通的控制实现解耦。近年来电机控制中普遍采用SVPWM 技术，提高了逆变器的电压输出能力，并保持恒定的开关频率，特别适合数字控制。本文基于矢量控制的思想，采用电压空间矢量脉宽调制的方法对永磁同步电机伺服系统进行仿真分析。

1 永磁同步电机矢量控制

以转子为凸装式的永磁同步电动机为例［2］得到PMSM的电压电流、电磁转矩和机械运动方程为:

式中:id、iq为dq 轴电流;ud、uq为dq 轴电压;R 为定子电阻;L 为等效dq 轴电感;Pn为极对数;ψf为转子上的永磁体产生的磁势;ωr为转子机械角速度;J 为折算到电机轴上的总转动惯量;B 为粘滞摩擦系数;TL为折算到电机轴上的总负载转矩;Te为输出转矩。

从式(1)可以看出，ωr、id、iq是紧密耦合的。为实现交流电机的解耦控制，采用id=0 的矢量控制方式，则式(1)简化为:

当电机轴与减速器相连，且检测元件安装在被控对象即减速器输出轴上(减速器视为刚性)，组成全闭环系统，得到如下方程:

其中:θr为被控对象端角度输出;i 为减速比。

由以上推导可以得出PMSM 空间矢量控制框图如图1所示。

图1 永磁同步电机空间矢量控制方框图

2 永磁同步电机全闭环系统建模

在Matlab/Simulink 下建立各个模块仿真模型，步骤如下。……