摘要：为了研究航空高速双绕组无刷直流电机( dw-bj,dcm)的工作特性和各种控制策略的合理性，利用simulink和电气系统模块库相结合，采用模块化的方法，对dw-bldcm调速系统进行了建模和仿真。该方法针对带斩波的脉宽调制( pwm)逆变器驱动高速dw-131,dcm建模分析的难点，将电机的数学模型与电路拓扑模型相结合，从而有效地解决了带电力电子装置的复杂电机控制仿真问题。仿真结果符合理论分析，并给出相应的试验结果，结果验证了该方法的有效性和可行性，为航空高速dw-bi,dcm伺服控制系统的设计、开发和调试提供了一个有效的平台。

  关键词：无刷直流电机；双绕组；建模；仿真

  中图分类号：tm33文献标识码：a文章编号：1673-6540(2010)03-0007-06

    新一代多电飞机研究的主要内容之一是采用新型的功率电传作动器如电动静液作动器取代现役飞机的液压传动机构。永磁无刷直流电动机由于具有操纵性好、高功率密度、高效率等优点，使其在航空领域的应用成为当前的重要研究课题。目前的无刷直流电机还币能完全满足某些航空工业指标的要求。为进一步提高可靠性，设计人员将冗余技术引入到电机上，从而设计出了双绕组无刷直流电机( dw-bldcm)。

    由于dw-bldcm存在互感的影响，使得系统参数变化具有不确定性，对电机性能产生很大影响。为解决dw-bldcm非线性建模与电机性能预测问题，在matlab环境中，利用simulink和电气系统模块库( psb)，把电机的数学模型与电路拓扑模型相沟通，采用模块化的建模方法，构造了dw-bldcm控制系统的仿真模型，从而有效地解决了带电力电子装置的复杂电机控制仿真问题。该方法可观性好，准确易行，便于修改，模型可以很好地反映实际系统的物理状态。试验结果与仿真结果非常接近，证明了该建模方法的有效性和可行性，为航空高速dw-bldcm伺服控制系统的设计、开发与调试提供了一个有效的平台。

    dw-bldcm采用并联式结构。该电机的特点是定子铁心上隔槽嵌放着两套独立的电枢绕组及相应的两套位置传感器，共用电机轴和一套定转子。两套三相集中绕组，星形接法，互差30度电角度，由两套独立的功率电子器件实现三相桥电路驱动。

    为便于分析，假设：磁路不饱和；不计涡流和磁滞损耗；两套三相绕组完全对称；功率开关器件为理想元件。根据文献[4]，可得dw-bld-cm的电压平衡式为：

其中，两套定子绕组上的相电压矢量玑、相电流矢量，s和反电动势矢量e分别为：

  式中，下标a1、b1、c1和a2、b2、c2分别代表通道1的绕组a1、b1、c1和通道2的绕组a2、b2、c2；m30、m120、m150、m270分别为相位差30度、120度、150度和270度电角度的二相绕组间的互感，la为相绕组自感；r为相电阻。

    电磁转矩为：

                     

    机械运动方程为：

式中：te，tl——分别为电磁转矩，负载转矩；

    j，b——分别为转动惯量，粘滞摩擦系数；

    ω——转子机械角速度。

    dw-bldcm伺服控制系统见图l，系统采用双闭环控制结构。在matlab中，利用simulink和psb相结合，采用模块化的方法，构造出dw-bldcm伺服系统仿真模型，整体结构见图2。