基于MATLAB的无刷直流电动机控制系统的建模与仿真

刘　陆

(西安职业技术学院，陕西 西安 710032)

基于MATLAB的无刷直流电动机控制系统的建模与仿真

刘陆

(西安职业技术学院，陕西 西安 710032)

摘要：分析了无刷直流电动机的数学模型后，运用MATLAB软件仿真环境中的Simulink进行了电流和速度环仿真，找寻了合理的PI调节参数。仿真结果表明：系统的静、动态特性都很好，为无刷直流电动机控制系统分析和设计提供了有效途径。

关键词：无刷直流电动机；MATLAB；建模；仿真

无刷直流电动机(Brushless DC Motor，简称BLDCM)既具备交流电动机的结构简单、运行可靠和维护方便等一系列优点，又具备有刷直流电动机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多优点，同时克服了有刷直流电动机由于机械电刷和换向器的存在所带来的噪声、火花、无线电干扰以及寿命短等弊病，而且制造成本低，简化了电动机的维修，使得它在工业上的应用也越来越广泛。本文在分析无刷直流电动机数学模型的基础上，基于MATLAB软件强大的仿真功能，利用Simulink Blockset中的专业模块库，对控制系统进行了建模。仿真结果表明：系统具有良好的静、动态特性。

1无刷直流电动机的数学模型

以三相无刷直流电动机Y形联结为例，其等效电路及逆变主回路原理图如图1所示[1]。

图1　BLDCM等效电路及逆变器主回路原理图

忽略铁心饱和及齿槽效应，定子各相电阻、电感均相等，转子上无阻尼绕组，三相感应电动势波形为120°梯形波和电流方波图形(见图2)。

图2　BLDCM三相感应电动势及感应电流波形

1.1电压方程

由此得出a相绕组电压方程为：