定子双馈电双凸极电机svpwm控制建模与仿真
束亚刚，程明
（东南大学电气工程学院伺服控制技术教育部工程研究中心，南京210096）
摘要：文章分析并建立了定子双馈电双凸极( sdfds)电机在d、g旋转坐标系下的数学模型。依据空间矢量脉宽调制( svpwm)原理，sdfds电机调速系统的电流环采用空间矢量脉宽调制方式以提高sdfds电机的电枢电流的控制性能。并基于matlab/simulink建立了sdfds电机调速系统的svpwm控制系统仿真模型。仿真结果表明，采用svpwm控制的sdfds电机调速系统电枢电流谐波明显减小，电机转矩脉动降低，电机转速控制性能良好，验证了整个sdfds电机svpwm控制系统的正确性和有效性。
关键词：定子双馈电；双凸极电机；建模；空间矢量脉宽调制
中图分类号：tm359. 9 文献标志码：a 文章编号：100l-6848(2010)04-0001-04
0引 言
随着能源危机和环境污染的日益加剧，电动车以其节能、污染少等优点成为解决传统燃油车所带来的能源和环境问题的****。作为电动车用的定子双馈电双凸极( sdfds)电机具有双凸极电机结构简单、控制灵活、可靠性高等优点。并a励磁磁场玎独立调节，这使得它比其它电机能更好的实现电动车效率高、宽调速范围内转矩响应快的要求。与其它双凸极电机一样，sdfds电机气隙磁场空间分布非常复杂，内部的电感、磁链、相电流具有强非线性、强耦合性，这使得双凸极电机的数学模型比较复杂，电枢电流不易控制。
空间电压矢量调制控制技术是一种优化了的pwm控制技术[4-6]，因此svpwm法具有直流利用率高，谐波少，控制简单，易于数字化实现等优点，在电机控制领域获得了广泛的应用。
本文分析并建立定子双馈电双[一极( sdfds)电机在d、q旋转坐标系下的数学模型。在matlab/simulink平台上，建立了sdfds电机调速系统的svpwm控制系统仿真模型，实现了sdfds电机svpwm控制，并给出仿真结果，结果表明了该算法的有效性。
1 sdfds电机的数学模型
以三相导通星形三相六状态为例，分析sd-fds电机在d、g旋转坐标系下的数学模型。为了便于分析，现假设：
(1)电机各相参数对称，忽略齿槽、换相过程、电枢反应与电枢绕组相间互感等影响；
(2)因电机斜槽磁链近似为正弦波，即反电势波形似为正弦波；
(3)磁路不饱和，不计涡流和磁滞损耗。
参照文献[12]中对三相永磁双凸极电机的建模分析的方法，可以得到sdfds电机在d、g旋转坐标下的数学模型，由于sdfds电机励磁磁场可通过励磁绕组独立调节，不需要通过控制屯来实现，因此sdfds电机采用的是i=0的矢量控制方法。且三相绕组为星形连接，没有中线，为了便于分析，在上述条件下sdfds电机在d、q旋转坐标系下的数学模型可近似为
磁链方程为：
电压方程为：
功率方程为：
式中，p为输入功率；
转矩方程为：
式中，te为电磁转矩；p为极对数；由式(4)可知，sdfds转矩与q轴电流、励磁磁场近似成正比，转矩方程近似于直流电机。
2仿真建模与结果
在matlab7.6的simulink环境下，利用simpowersystemtoolbox4.6丰富的模块库，在分析sd-fds电机数学模型的基础上，建立了sdfds电机svpwm控制系统的仿真模型，整体设计框图如图1所示。系统采用双闭环控制方案，转速环和电流环都由pi调节器构成 |
