永磁同步電機矢量控制基礎補充(一)——如何繪製電機輸出的磁鏈

在仿真過程中,電機的磁鏈輸出是一個重要的參考指標,在電機運轉過程中,磁鏈的變化過程能夠更直觀的表現電機的運行狀態。因此,如果能夠在matlab裏面繪畫出磁鏈的運行軌跡,對於電機模型的運行狀態就有了更加直觀的觀察方式。

1、磁鏈軌跡自身的意義

SVPWM調製方式的根本目標就在於控制磁鏈軌跡更加接近圓形,從而控制電機運行更加平穩。因爲磁鏈軌跡和空間電壓矢量是垂直關係,其實現的方式即控制空間電壓矢量間接控制磁鏈軌跡。由電機的運動方程可知,其在磁場中的受力基於通電導體在磁場中受到力的作用的原理,所以磁場的品質也就決定了電機輸出力矩的品質,因此優化電機的磁鏈軌跡就會提升電機的輸出特性,如果能夠在搭建仿真的過程中,可以觀察到磁鏈軌跡的運行情況,將有助於我們對整個系統的運行進行更加深入的理解。其示例如下:

                                                

2、如何繪製磁鏈軌跡

磁鏈軌跡的觀察一般將alpha和beta軸的磁鏈畫在同一個座標系中,以alpha軸作爲橫軸,以beta軸作爲縱軸,在得到以上兩個量之後,通過matlab內的plot函數進行繪製。plot函數的使用,請參照我的博文對於matlab工具函數蒐集這篇。

https://blog.csdn.net/sy243772901/article/details/103271442

2.1 得到目標數據

在電機運轉過程中,會輸出iaibic等一些物理量,那將如何得到alpha和beta座標系(兩相靜止座標系)下的磁鏈強度呢?異步電機模型會輸出dq軸磁鏈強度,經過變換就可以得到alpha和beta軸磁場強度。而永磁同步電機在simulink內的模型輸出並沒有磁鏈強度這一項,只有iaibic電流量。在部分論文中也有通過alpha和beta的電流觀察的,我們先觀察一下電流的情況,然後再對磁鏈進行計算分析。

2.2 將示波器中的波形數據導入工作區

下一個問題就是將波形的數據導入到matlab工作區,供plot函數使用,其方法如下左圖所示,將其示波器的logging選項卡設置爲如下形式,可以看到此時我的示波器命名爲iaib。其中保存的數據格式爲Structure格式,要將 Log data to workspace選項打上勾。再運行仿真後就會在仿真工作區得到一組如下右圖所示的數據,此時的數據就在signal裏面,在示波器中signal是縱軸變量的大小,也即是我們需要的alpha和beta的電流大小。

  

2.3 數據提取與畫圖

此時的數據還是結構性的,需要經過一下算法進行數據的提取,將其賦值在兩個新的數組中,供plot函數使用。我的這個命名方式下的數據提取代碼如下,畫圖的結果如最後的圖片所示。

alpha=iaib.signals(1).values;
beta=iaib.signals(2).values;
plot(alpha.beta);

左圖爲alpha和beta電流在時間軸下的波形,右圖爲其繪製的波形。右圖圓圈外爲啓動階段,大的的圓圈爲電流0.5s之後帶載階段,圓心部分的小圓爲0.05-0.5s部分恆速運行且不帶載階段。可以看到在穩定運行階段電流圓軌跡是相當標準的,此時的系統動態新能確實也如圖中顯示,轉矩輸出波形較微小,轉速穩定。                    

 

注:
1:此爲永磁同步控制系列文章之一,應大家的要求,關於永磁同步矢量控制的系列文章已經在主頁置頂,大家可以直接去主頁裏面查閱,希望能給大家帶來幫助,謝謝。
2:矢量控制的六篇文章後。弱磁、MTPA、位置控制系列講解已經補充,也放在主頁了,請大家查閱。

3: 恰飯一下,也做了一套較爲詳細教程放在置頂了,內含基本雙閉環、MTPA、弱磁、三閉環、模糊PI等基本控制優化策略,也將滑模,MRAS等無速度控制課題整理完成,請大家查看^_^

 

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