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【原创分享】如何用Simulink仿真BLDC反电动势波形?

2021-6-9 13:52:52  198 Simulink BLDC
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大家好,今天这篇文章跟大家分享如何使用matlab中的Simulink来仿真观察直流无刷电机的反电动势波形。

在正式仿真之前,我们先大致了解下BLDC和PMSM电机的反电动势形状区别,无刷直流 (BLDC) 电机其实也是永磁同步电机 (PMSM)中的一种,很多人对BLDC和PMSM的概念比较模糊,因为BLDC电机采用集中式定子绕组,所以会产生梯形波反电动势。而PMSM电机采用分布式定子绕组,产生的是正弦反电动势。所以,它们之间的主要区别在于反电动势的形状。

那么,在实际的反电动势波形测量中,我们是怎么做的呢?正确的做法是将电机的三相线断开,然后我们对电机施加一定的外力让电机旋转,那么由于转子永磁体转动,就会在定子绕组上产生感应电动势,此时我们测量三相电机的任意一相电压,就是反电动势的波形。

所以我们要仿真观察反电动势波形,同样可以得出以下思路:
1.选定BLDC电机仿真模型;
2.保持BLDC电机三相开路;
3.施加外力让电机旋转;
4.测量反电动势波形。

接下来我们根据这4个思路,一起在Simulink环境中搭建一下仿真模型。Simulink环境如下图一所示:
1.jpg
图一:Simulink环境图示

我们搭建模型就是从模型库中找到相应的模块,然后拖动到仿真文件中,按照仿真框图对各个模块进行连接。首先我们从模型库中找到BLDC电机模块,具体位置如下图二所示:
2.jpg
图二:BLDC模块路径示意图

我们将上图二所示的BLDC电机模型拖动到仿真文件中,如下图三所示:
3.jpg
图三:BLDC模块放置于仿真文件中

我们使用这个BLDC模块就可以来仿真查看反电动势波形,BLDC模块的左边两个端口用于电气连接,右边的两个端口用于机械连接,电气连接就是电机的三相引线及中心点,在电机控制时,就会按照一定规律给电机的三相引线施加电压,从而驱动电机旋转。而机械连接在实际应用中就是电机轴上安装负载,比如风扇、齿轮等等,那么在我们仿真中,需要人为施加一个力让电机旋转,施加的力就通过上图三中的R端给定,而C端是机械参考点,在实际仿真中,会选择一个机械参考点进行连接。


从上面的模块我们可以看出,电机的引线不是三相,这里模块默认是将三相复合起来的,我们需要将复合端口扩展为三相端口,具体做法如下图四所示(在模块上右键,根据①②③三个步骤操作):
4.jpg
图四:BLDC模块放置于仿真文件中

修改为扩展端口电机模块如下图五所示:
5.png
图五:修改之后的BLDC电机模块

对于电气连接端,我们需要让a b c三个端口开路,但是在仿真环境中,端口不能悬空,所以需要接一个开路模块,开路模块的路径如下图六所示:
6.png
图六:开路模块路径


将开路模块拖到仿真文件中,因为三个端口都需要开路连接,所以我们可以拖动三个开路模块到仿真文件中,并按照要求连接,连接好之后,如下图七所示:
7.png
内容非常多,全部见附件:



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麦田里守望者 2021-6-10 17:52:14
非常好的原创学习资料
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