PMSM矢量控制的初步学习的仿真实验

分别使用SVPWM矢量控制和电流滞环矢量控制的方法完成电机转速、转矩等结果的测试对比。
两种矢量控制的方法的系统模型整体框图分别如图3.1、3.2所示。其中SVPWM子系统如图3.3所示，Clarke变换和Park变换如图3.4所示，Anti-park子系统如图3.5所示，Current_Relay子系统如图3.6所示。

图3.1 SVPWM控制系统模型的整体仿真图

图3.2 电流滞环控制系统模型的整体仿真图

图3.3 SVPWM子系统仿真模型

图3.4 Clarke变换和Park变换仿真模型

图3.5 Anti-park子系统子系统仿真模型

图3.6 Current_Relay子系统仿真模型
根据模型的要求，仿真结果分析分为三部分描述，每部分又将列出两种不同控制方法的结果为了方便起见，将SVPWM控制方法称为法一，电流滞环控制方法称为法二：
（1） 给定负载4Nm及转速400r/min的起动性能分析；
法一法二给定负载4Nm后的转速波形分别如图3.7、3.8所示。由图片可以看到，两种方法的转速都只有很小的超调并且转速很快达到了稳定值400，起动性能较好。但通过实践发现法二达到稳定的速度更快，但是容易超调，需要较好的限制PI输出量的大小，才能达到理想的效果。

图3.7 法一给定负载4Nm后的转速波形

图3.8 法二给定负载4Nm后的转速波形
（2） 当达到给定转速后，0.5s突加负载8Nm，给定转速不变的系统电流、转矩和转速波形分析；
法一法二当达到给定转速后，0.5s突加负载8Nm的系统电流波形如图3.9、3.10所示，转矩波形如图3.11、3.12所示，转速波形如图3.13、3.14所示。由图片可以看到，在改变负载大小时，系统电流响应迅速，但法二的电流波形比法一的过渡过程更平滑且迅速，但法二在电机启动时电流波动较大；两种方法的转矩波形也响应迅速，但显然法二在改变负载的时候转矩响应更加迅速稳定；法一转速在负载改变的时候虽然超调不大，但是达到给定转速的过渡时间较长，法二的转速波形过渡时间依旧很短，但是负载改变后，转速的数值降低了一点，并不是在400转，不过变化很小。

图3.9 法一系统电流波形

图3.10 法二系统电流波形

图3.11 法一转矩波形

图3.12 法二转矩波形

图3.13 法一转速波形

图3.14 法二转速波形

（3） 当达到给定转速后，0.5s转速下降至200r/min，运行一段时间后，0.8s转速又恢复至400r/min，给定转矩不变的系统电流、转矩和转速波形分析；
当达到给定转速后，0.5s转速下降至200r/min，运行一段时间后，0.8s转速又恢复至400r/min的系统电流波形如图3.15、3.16所示，转矩波形如图3.17、3.18所示，转速波形如图3.19、3.20所示。由图片可以看到，在改变转速的两次过程中法一系统电流响应迅速，过渡过程只有0.2s左右，法二的系统电流响应更快，但是法二的系统电流在过渡过程中电流波动很大；法二的转矩波形比法一响应迅速，过渡时间更短，但法二的波形超调量更大大，达到60N·M左右；法一的电机实时转速在给定转速改变的时候超调很小，同样的法二的转速波形虽然响应更加迅速，但超调较大。

图3.15 法一系统电流波形

图3.16 法二系统电流波形

图3.17 法一转矩波形

图3.18 法二转矩波形

图3.19 法一转速波形

图3.20 法二转速波形
综上分析，虽然SVPWM控制的模型仿真结果在响应速度上不如电流滞环控制模型的仿真结果，但与此同时，电流滞环控制在改变转速的时候超调量较大，并且该控制方法的特性导致了电机输出的三相电流脉动较大，会带来噪声。