基于Maxwell和Simplorer的

永磁同步电机矢量控制仿真

      长时间没有更新，下面分享一个几年前做的一个探索。是关于在Simplorer平台下进行永磁同步电机控制系统仿真，仿真联合Maxwell求解，电机模型采用Maxwell建模，联合求解。

一  永磁同步电机矢量控制数学模型

        本探索重点为研究在Simplorer软件中，考虑实际的永磁同步电机的Maxwell有限元模型，因此在研究时选用控制较为简单的表贴式永磁同步电机，其控制方法为id=0控制。

基于永磁同步电机转子磁场d、q轴坐标系的数学模型如下。

       空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术具有算法简单、数字化控制容易实现、直流电压利用率高等优点。SVPWM技术利用逆变器不同的开关模式产生的磁通去逼近三相对称正弦电压供电时产生的理想圆形磁链轨迹，从而达到较高的控制性能。目前，SVPWM技术广泛用于永磁同步电机控制中。本探索采用SVPWM调制，SVPWM算法的实现主要由以下关键步骤：（1）判断电压矢量所在的扇区；（2）计算不同矢量的工作时间；（3）计算6个开关管的开关时间。具体原理及过程略。

二 永磁同步电机控制系统的Simulink仿真

     一般控制系统采用Simulink的仿真比较多，本探索也是检验Simplorer计算的一个手段。由于本探索主要是针对基于Simplorer软件平台，所以控制方面仅仅是满足功能即可。针对某电机搭建Simulink模型，SVPWM等过程采用逻辑运算。下面是Simulink框图及电流转矩转速曲线。

三 永磁同步电机控制系统的Simplorer仿真

       Simplorer提供了一个跨学科多领域的高性能系统仿真平台，实现了多物理域模型之间无缝链接，有利于系统的集成开发，可便捷的实现电力电子、电机、控制、功率变换模块的虚拟原型及系统设计。Simplorer使多物理域有限元联合仿真成为可能，促进了场路耦合联合仿真的发展。

        下图是软件的模型搭建，Simplorer可以采用函数表示，在SVPWM计算的时候非常简单。可以看到电流曲线与Simulink基本一致，验证里面计算的正确性。

四 永磁同步电机控制系统Simplorer与Maxwell联合仿真

     首先是Maxwell模型，将Maxwell模型导入Simplorer，T1-T3，T5-T7为三相绕组两个端口，T4,T8为负载和地线。

        然后在Simplorer模型中将电机部分用导出的模型代替，进行Simploror与Maxwell联合仿真结果。计算比较慢，有些结果在Simlporer中显示，有些结果在Maxwell中显示。下面是电流和转矩变化图，可以看出来转矩脉动及电流谐波。

五 小结

本探索主要是基于Simlporer平台进行控制系统仿真，充分考虑更为真实的电机Maxwell模型。其实Simplorer还可以联合多种软件进行系统仿真，但是比较耗时。

      本人认为控制部分用Simulink，功率部分用Simplorer，电机部分用Maxwell是最合适的选择，如下图这种结构

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