定子雙饋電雙凸極電機svpwm控制建模與仿真
束亞剛，程明
（東南大學電氣工程學院伺服控制技術教育部工程研究中心，南京210096）
摘要：文章分析并建立了定子雙饋電雙凸極( sdfds)電機在d、g旋轉坐標系下的數學模型。依據空間矢量脈寬調制( svpwm)原理，sdfds電機調速系統的電流環采用空間矢量脈寬調制方式以提高sdfds電機的電樞電流的控制性能。并基于matlab/simulink建立了sdfds電機調速系統的svpwm控制系統仿真模型。仿真結果表明，采用svpwm控制的sdfds電機調速系統電樞電流諧波明顯減小，電機轉矩脈動降低，電機轉速控制性能良好，驗證了整個sdfds電機svpwm控制系統的正確性和有效性。
關鍵詞：定子雙饋電；雙凸極電機；建模；空間矢量脈寬調制
中圖分類號：tm359. 9 文獻標志碼：a 文章編號：100l-6848(2010)04-0001-04
0引 言
隨著能源危機和環境污染的日益加劇，電動車以其節能、污染少等優點成為解決傳統燃油車所帶來的能源和環境問題的****。作為電動車用的定子雙饋電雙凸極( sdfds)電機具有雙凸極電機結構簡單、控制靈活、可靠性高等優點。并a勵磁磁場玎獨立調節，這使得它比其它電機能更好的實現電動車效率高、寬調速范圍內轉矩響應快的要求。與其它雙凸極電機一樣，sdfds電機氣隙磁場空間分布非常復雜，內部的電感、磁鏈、相電流具有強非線性、強耦合性，這使得雙凸極電機的數學模型比較復雜，電樞電流不易控制。
空間電壓矢量調制控制技術是一種優化了的pwm控制技術[4-6]，因此svpwm法具有直流利用率高，諧波少，控制簡單，易于數字化實現等優點，在電機控制領域獲得了廣泛的應用。
本文分析并建立定子雙饋電雙[一極( sdfds)電機在d、q旋轉坐標系下的數學模型。在matlab/simulink平臺上，建立了sdfds電機調速系統的svpwm控制系統仿真模型，實現了sdfds電機svpwm控制，并給出仿真結果，結果表明了該算法的有效性。
1 sdfds電機的數學模型
以三相導通星形三相六狀態為例，分析sd-fds電機在d、g旋轉坐標系下的數學模型。為了便于分析，現假設：
(1)電機各相參數對稱，忽略齒槽、換相過程、電樞反應與電樞繞組相間互感等影響；
(2)因電機斜槽磁鏈近似為正弦波，即反電勢波形似為正弦波；
(3)磁路不飽和，不計渦流和磁滯損耗。
參照文獻[12]中對三相永磁雙凸極電機的建模分析的方法，可以得到sdfds電機在d、g旋轉坐標下的數學模型，由于sdfds電機勵磁磁場可通過勵磁繞組獨立調節，不需要通過控制屯來實現，因此sdfds電機采用的是i=0的矢量控制方法。且三相繞組為星形連接，沒有中線，為了便于分析，在上述條件下sdfds電機在d、q旋轉坐標系下的數學模型可近似為
磁鏈方程為：
電壓方程為：
功率方程為：
式中，p為輸入功率；
轉矩方程為：
式中，te為電磁轉矩；p為極對數；由式(4)可知，sdfds轉矩與q軸電流、勵磁磁場近似成正比，轉矩方程近似于直流電機。
2仿真建模與結果
在matlab7.6的simulink環境下，利用simpowersystemtoolbox4.6豐富的模塊庫，在分析sd-fds電機數學模型的基礎上，建立了sdfds電機svpwm控制系統的仿真模型，整體設計框圖如圖1所示。系統采用雙閉環控制方案，轉速環和電流環都由pi調節器構成 |
