simplorer永磁同步电机的仿真分析
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52电力工程技术一、引言simplorer 是功能强大的多物理场仿真软件，用来协同仿真，优越的仿真性能可以大幅度的缩短开发的周期，降低研发成本，并且从开始就规避了很多问题，有着很高的仿真精度。二、永磁同步电机的数学模型和控制策略1.永磁同步电机控制模型本文以Y型连接绕组永磁同步电机来进行数据分析，在分析之前，做以下建模假设（1）三相绕组的相位对称，气隙磁场为正弦波磁场，定子电流，转子磁场对称分布。（2）忽略铁损和铜损。（3）忽略机械损耗和阻尼损耗。 三相绕组的电压平衡方程如下： （1）其中，Ua Ub Uc 是定子三相绕组的phase voltage;L为每项绕组的self-inductance ；ea eb ec为电子绕组相反电动势；M为两项绕组的互感；ia ib ic 是定子绕组的phase current；p为微分算子d/dt。三相绕组和Y型连接，则列出电流方程为：ia+ ib + ic=0 (2)又有 M*ia+ M*ib +M* ic=0 (3)将（2）式和（3）式代入（1）式，可得：（4）永磁同步电机的直流的电磁转矩由转子磁通和三相绕组的电流相互共同耦合作用产生的，表达式为：Tem=1/w(ea*ia+eb*ib+ec*ic) (5)运动方程为：Tem-TL=J*(dw/dt) (6)其中：Tem为电磁转矩；TL为负载转矩；w为电机的机械角速度；J为电机的转动惯量。2.控制策略框图 主体控制策略在电源，电机本体模块，电机控制模块，位置传感器模块之间的互相协同。 3.Maxwell电机模型的建立（1）利用maxwell建立电机的模型：
图2：Rmxprt中绘制模型 图3：maxwell中绘制模型4.驱动器的simplorer模型本控制模型包括双闭环系统和电子换相系统，ia ib ic分别是A相、B相、C相的采样电流，在仿真中是可以直接通过电流表采样得到的。采样在得到三相电流和电角度后，再进行电流环的闭环控制：电流ia ib ic首先经过Clark变换得到Iα, Iβ；然后再经过Park变换得到Iq, Id；再与设定值Iq_Ref, Id_Ref计算误差值；分别将q轴电流误差值代入q轴电流PID环运算得到Uq，将d轴电流误差值代入d轴电流PID环运算得到Ud；接着再对Uq, Ud实现反Park变换得到Uα, Uβ；最后经过SVPWM算法得到Ua, Ub, Uc，最后输入到电机三相上来控制逆变桥电路的开与关。这样就完成了电流环的控制。图4： 双闭环控制（分立式模块搭建）图5： 三相逆变桥电子换相模型三、联合仿真结果分析当电机加上额定负载5N .M,三相的电流曲线和id iq的曲线如下图显示，电流波形呈正弦波。虽然PMSM不能直接控制励磁磁通。但是，抽象出的d轴电流如果是负方向增长，则可削弱气隙磁通，实现弱磁控制。如图8所示,id轴电流为负值，削弱气隙磁通，提高电机的转速，而q轴电流则全部用于产生转矩。图6：三相电流分析曲线图7：id iq分析曲线四、结束语本文是利用maxwell和simplorer联合仿真，建立maxwell电机有限元模型，导
入simplorer中，结合电机的控制算法， simplorer永磁同步电机的仿真分析陈 诚 南京溧水电子研究所有限公司 【摘 要】使 用simplorer和maxwell仿真平台，可以实现永磁同步电机及其控制的联合仿真，使用FOC双闭环的控制方式。根据电机的实际控制参数，建立maxwell电机模型，在simplorer中建立电机的控制策略，实现算法模块的搭建。把maxwell电机仿真的模块加载入simplorer中，并搭建控制电路，完成访问接口对接，实现联合仿真。使用联合仿真，实际上就是搭建一台数字样机模型，能够较早的判断和修正电机控制的利与弊。【关键词】 maxwell； simplorer ；永磁同步电机；联合仿真
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15技术应用与研究质量。二是土地整治后核查：每周定期对整治后项目进行巡查，对发现占用新增耕地进行非农建设，设施农业、挖塘养殖等破坏耕作层的经营活动，坚决制止，并要求恢复原状，跟踪整改过程。（4）智能执法监管新形势下自然资源违法案件类型多样，且多带有随机性、隐蔽性；无法通过人工全面巡查的方式及时发现、制止。与自然资源执法监管智能信息系统结合，通过在网格内布设视频监控网点，定时拍照、智能分析比对等手段及时筛选出疑似违法行为图片并转人工处理，达到预警预报的功能，极大节省人力成本；实现了“网格化巡查，清单化处置”的目标。（5）地质灾害监测监管在地质灾害易发区，通过视频信息的接入实时监控易发区情况，特别是雨雪等恶劣天气时加强监测监管频率；做到汛前排查、汛中检查、汛后核查工作。（6）矿山监测监管对于偷盗采易发区域开展偷盗采行为的日常监测和自动预警预报，提供固定式、粗放式的日常管理和地点精准、信息准确、时效及时的预警报警，实现视频威慑、证据留存。（7）共享视频资源通过市级平台共享视频资源，在实现资源共享的前提下扩大自然资源态势感知监测范围。纵向上与省自然资源厅对接全面接入省厅平台；横向上全面保障“智慧扬子江”、环保“生态眼”、公安“雪亮工程”等横向单位项目建设，提供准确坐标信息和实时视频资源，如图为新建长江两公里范围内视频点位图层。图6：关联各类业务审批项目图7：共享省厅平台及保障智慧扬子江3.运维监控系统建立监控日志、系统日志等模块，将视频点位访问操控情况常态化管理，随时查询统计使用情况，实时监控摄像头在线情况，离线报备维修，确保24小时全天候监控，历史存档的视频、图像形成基于时间轴的成果展示，方便追塑土地利用的变化情况，为土地违法案件提供取证依据。图8：实时监控图表五、展望随着规划国土业务的深度融合，我们将在部省信息化顶层设计的基础上，推进全市综合动态智能监管体系再上新台阶，重点开展以下几项工作：一是根据应用成效与各区实际应用需求，通过优化科学算法，增加监控点部署密度、扩大监控范围，减少视频监管盲区。二是结合5G技术的发展，优化视频播放技术，提升视频监控在线率，降低播放延时；三是借助云计算、大数据、图像识别、深度学习等技术提高视频监管系统智能化程度、提高预警预报准确率；四是加强与国土空间基础信息平台及一体化审批系统对接，增强系统关联性；五是继续深化系统在各自然资源管理业务场景中的应用，与省、市监管平台进行纵向对接、横向互通，进行数据的实时调取与实时监管，实现自然资源监管“一根杆子插到底”；六是强化“互联网+自然资源服务”和信息安全保障体系建设工作。参考文献：[1]吕良勇.关于高标准建设慧眼守土自然资源动态监管平台建设的初步探索.国土资源，2019[2]自然资源部，《自然资源部信息化建设总体方案》，2019[3]邢丽霞，罗跃初， 李亚民等.我国地质环境监测现状及对策研究[J].资源产业，2011[4]张静宜，顾长梅，童杨辉 .智能网络视频监控在国土资源监管中的应用研究[J]. 国土资源信息化，2018作者简介：徐苏维（1981—），女，江苏宜兴，高级工程师，信息中心科长，研究方向：自然资源政务信息化；唐华，男，研究员级高工，信息中心副主任，研究方向：自然资源调查评价、政务信息化、不动产信息化。搭建电机控制电路，实现simplorer和maxwell的联合仿真，快速的计算出电机和控制最好的适配方案。参考文献：[1]张继和.电机与控制[M].成都:西南交通大学出版社，2008[2]赵 鲁．《基于Simplorer场路耦合多物理域联合仿真》：中国水利水电出版社，2013（上接第52页）
