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Simulink
中的开关磁阻电机的模型及其改进
边敦新，董宝香，徐丙垠
(
山东理工大学，电气与电子工程学院，山东淄博，
255049)
E-mail:dxbian@
摘要
:
本文
介绍了
MA
TLAB
仿真环境
Simulink6.4
中所带的开关磁阻电机的仿真模型，
对模型的建立、
参数的设
置等进行了说明，并且提
出了在此模型的基础将
6/4
极模型改造为
12/8
极电机的方法，并对提出的改进进行了
验证。
关键词
:
开关磁阻电机，仿真模型
Switched Reluctance Motor in Simulink
and its Improvement
Bian
Dunxin, Dong Baoxiang, Xu Bingyin
(Department of Electrical and
Electronic Engineering, Shandong Universi y of
Science and
Technology
，
Zibo
, P
., 255049)
Abstract:
The Switched
Reluctance Motor (SRM) Simulink model is
introduced in the paper. The details of the
creation,
parameter setting and
realization are presented. An 12/8 SRM model is
obtained and
is verified by
theory and simulation.
Key
words:
Switchend Reluctance
Motor, Simulation Model
1
引言
M
ATLAB
是常用的工程软件，其中的
Simulink
提供了一种图形化、
模块化的仿真
工具，
SIMULINK
目前已经提供了几十个工
具箱（
TOOLBOX
）为各个工程技术领域的
科研和技术人员提供简单易用的仿真软件。
其中的
Si
mPowerSystems
工具箱为电力电
子，
电力系统及电力拖动等领域提供了大量
的仿真模块，
是电气技术及自动控制领域工
程
技
术<
/p>
人
员
的
常
用
的
仿
真
工
具
。
SimPower
Systems
从
4.2
版
（
MATLAB
2006Ra
）
开始提供了开关磁阻电机的模型。
在
MATLAB
中建立开关磁阻电机的
仿
真模型有很多文献介绍
[1][2][3]
< br>，
Mathworks
公司最终选择了文献
[1]
的仿真模型。
该模型
有通用模型和专用模型两种型式，
通用模型
以电感参数参数的形
式给出模型，
专用模型
则以磁链数据的形式给出模型。
通用模型所
需参数少，容易获得，能满足一般控制系统
< br>设计的需要；
如果能得到比较准确的磁链数
据，则专用的
精度更高一些。
绕组电压计算电机的运行数据。
两部分间通
过电流和电压接口相连接。
电力电子部分
与
本文内容关系不大，不详细介绍。
图
1
开关磁阻电机的模型
图
1
为
Simulink
中
的开关磁阻电机部
分的模型，
定子绕组电压减去电阻压降得到<
/p>
绕组感应电势，该电势经过离散积分器
K
?
Ts
后得到绕组磁链
Flux
，
该磁链和转
Z
?<
/p>
1
子位置角
Teta
经过
ITBL
二维查表得到绕组
电
流
I
，
电流
I
和转子位置
Teta
经过二维查
表
TTBL
得到
电磁转矩，
电磁转矩经过
Sum
求和得
到总的电磁转矩，
该电磁转矩经过机
械运动部分得到机械运动的
角速度
w
和位
置角
Teta
。模型中的
v
、
Flux
、
I
等是向量
，
与电机的相数相等。
二维查模块<
/p>
ITBL
根据磁链和角度查找
电流，
TTBL
根据电流和角度查找磁链。
2
开关磁阻电机的模型的结构
Simuli
nk
中的
SRM
模型可分为两部分，<
/p>
一部分与电力电子模型接口，
另一部分根据
ITBL
表的行向量是
[0:PosSensor/180:
PosSensor]
，
PosSen
sor
是电机的电感变化周
期（度）
，
列向量是
[0:psim/100:psim]
，
psim
是磁链的最大值，
数据表的值是
ITBLD
，
它
是
181
?
101
的电
流矩阵。
TTBL
的行向量
ITBL<
/p>
相同，
列向量是
[0:Im/100:I
m]
，
Im
是电流最
< br>大值，数据表的值是
TTBLD
，是
181
?
101
的
电流值。
图
2
开关磁阻电动机的触发信号生成框图
为了生成各相的触发信号，
需要一个触
发信号生成器，
图
2
是一个
6/4
极三相
SRM
的触发信号生成电路。
转子角速度
w
经过比
例变换从
rad/s
变成
deg/s<
/p>
，然后经过离散积
分器得到三相相对位置，
三相相对于对齐位
置互差
30
度。由
于电机模型中假定正方向
转动时的触发顺序是向是
A-B-C-
A
。
因此
A
、
B
、
C
初始相
对位置角分别为
0
，
60
和
30
度，
即
B
相滞后
A
相
30
度，
C
相超前
A
相
30
度。三相相对
角度对
90
度求余得到
0-90
度
范围内的角度值，
该角度通过两个比较器与
开通角
alfa
和关断角
beta
比较，
当大于等于
alfa
或小于等于
beta
时输出<
/p>
1
，否则为
0
，
两路比较输出经过与操作，
得到在开通角和
管断角之间为
1
，其余为
0
的三相触发信号
sig
。
图
3
开关磁阻电机的主电路模型
图
3
所示是
Simulink
< br>中一
6/4
极三相
SRM
主电路模型，触发信号
G
被分解为
3
路信号，分别驱动对应相桥臂的功率开关。
每个
桥臂由两支功率开关组成，
采用典型的
不对称半桥电路
[4]
。
输入端
V+
和
V-
分别接
直流母线的正端和负端，
A1
，
A2
，
B1
，
B2
，
C2
，
C2
分别接电机模型的同名绕组端。
3
．
开关磁阻电机的模型原理
在
SRM
模型的帮助文件中介绍了模型
参数的意义
，关于
SRM
模型的原理，文献
[1]
中有所介绍，
但对模型实现的一些细节介
绍不多，
影响到模型的正确实用及改进。本
文对后文中用到的
关于模型的工作细节部
分作简单介绍。
图
4
开关磁阻电机模型与电力电子电路的接口
SRM
模型与电力电子电路的接口如图
4
< br>所示，是通过
From
和
Go
to
模块完成的。
From
模块从电力
电子电路得到各相绕组的
电压，
Goto
模块输出相电流到电力电子电
路。
在
SRM
模型装入或参数发生改变时，
要执行一系列的初始化命令，
这些命令可在
模型上单击鼠标右键
选
[View Mask]
查看，
其<
/p>
中的
Initialization
项目
下的命令值得研究。
这里需要注意的是下面的命令：
[Rs,I
m,J,B,w0,psim,ITBLD,TTBLD,P
osSensor,ini
tialw,theta0] =
powericon(
'S
witchedReluctanceMot
orParam'
,block, MachineType,
MachineModel,
PlotCurves,
StatorResistance,Inertia,
Friction, InitialSpeed, Lq, Ld,
Lsat, MaximumCurrent,
MaximumFluxLinkage,
RotorAng
leVector,StatorCurrentVe
ctor,Magnetisat
ionCharacteristic
);
< br>该命令根据已知参数对
SRM
仿真中用
< br>到的参数进行计算，
这些被计算的参数是返
回值
[Rs, Im, J, B, w0, psim, ITBLD, TTBLD,
PosSensor, initialw,
theta0]
，
其中
Rs
是定子
绕组电阻；
Im
s
是绕组电流最大值，
在
ITBL
查表中用到，
它实际是用户设置的通用模型
的最大电流；
J
是转动惯量，
B
是摩擦系数，
w0
是初始角速度，这三个量在
机械运动模
型中用到；
psim
是绕组
磁链最大值，
在
ITBL
查表中用到，
它实际是用户设置的通用模型
的最大磁链值；
< br>
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