Simulink中PMSM模型的改進在電機控制仿真中的工程應用

　　表1所示某款典型永磁同步電機的基本參數，主要用于電動汽車的動力電機。為了獲得該電機的實際電感變化趨勢，需要進行一些實驗，但本文將不介紹具體實驗方法。實測得到的Lq~iq數據、Ld~id數據導入Matlab環境中做曲線擬合，根據最小二乘法原理去除個別測量值的誤差，

最終得到函數關系，其擬合曲線見圖4。由圖可見，因為磁飽和效應，交、直軸電感分別隨電流幅值增大而減小。不過考慮到實際工程應用的可行性，這里忽略了交、直軸之間的耦合效應，所以不像一些文獻所描述的，電感會同時受交、直軸電流幅值影響。

　　仿真結果

　　首先，我們使用SIMULINK庫里的原始電機模型，搭配根據實際電機參數導出的MTPA(Maximum torque per ampere,最大扭矩單位電流)控制算法進行仿真。扭矩控制模式下的扭矩及速度響應見圖5，很明顯，由于原始電機模型未考慮磁飽和效應，導致實際輸出扭矩(黃色信號)逐漸大于參考扭矩值(90Nm，紅色信號)，在仿真結束時(1秒)扭矩誤差大于5Nm，這是因為交、直電感值未隨著電流增大而減小，使得電機模型算出的扭矩偏大。

　　為了驗證修改后的電機模型在整個控制算法中的準確性，將模型導入整個控制系統中，結合MTPA控制算法再進行仿真。同樣的控制算法，同樣的參數設置下，最后實際扭矩輸出基本吻合參考扭矩值，在仿真結束時(1秒)誤差小于1Nm，詳見圖6。

　　在這個仿真測試中，尚未加入溫度補償算法，所以將溫度輸入參數設定為20度的常量。但是，如果有較準確的電機溫升模型，用戶可以方便的添加溫度函數，并根據溫升模型建立相應的扭矩補償算法，從而使得整個扭矩控制算法更貼近實際工況[6]。

　　結論

　　整個永磁同步電機控制器的軟件算法開發是一個需要不斷測試驗證、不斷改進的較長過程，需要投入較大時間和人力成本。Simulink中集成的PMSM(永磁同步電機)模型在仿真中應用廣泛，本文針對Simulink中集成的永磁同步電機模型的改進，對于控制算法提出了改進要求，減少了實驗次數，有效提高了開發效率，對于實際工程項目具有重要意義。