摘要：為了研究航空高速雙繞組無(wú)刷直流電機(jī)( dw-bj,dcm)的工作特性和各種控制策略的合理性，利用simulink和電氣系統(tǒng)模塊庫(kù)相結(jié)合，采用模塊化的方法，對(duì)dw-bldcm調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了建模和仿真。該方法針對(duì)帶斬波的脈寬調(diào)制( pwm)逆變器驅(qū)動(dòng)高速dw-131,dcm建模分析的難點(diǎn)，將電機(jī)的數(shù)學(xué)模型與電路拓?fù)淠Ｐ拖嘟Y(jié)合，從而有效地解決了帶電力電子裝置的復(fù)雜電機(jī)控制仿真問(wèn)題。仿真結(jié)果符合理論分析，并給出相應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性和可行性，為航空高速dw-bi,dcm伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和調(diào)試提供了一個(gè)有效的平臺(tái)。

  關(guān)鍵詞：無(wú)刷直流電機(jī)；雙繞組；建模；仿真

  中圖分類(lèi)號(hào)：tm33文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：1673-6540(2010)03-0007-06

    新一代多電飛機(jī)研究的主要內(nèi)容之一是采用新型的功率電傳作動(dòng)器如電動(dòng)靜液作動(dòng)器取代現(xiàn)役飛機(jī)的液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)由于具有操縱性好、高功率密度、高效率等優(yōu)點(diǎn)，使其在航空領(lǐng)域的應(yīng)用成為當(dāng)前的重要研究課題。目前的無(wú)刷直流電機(jī)還幣能完全滿(mǎn)足某些航空工業(yè)指標(biāo)的要求。為進(jìn)一步提高可靠性，設(shè)計(jì)人員將冗余技術(shù)引入到電機(jī)上，從而設(shè)計(jì)出了雙繞組無(wú)刷直流電機(jī)( dw-bldcm)。

    由于dw-bldcm存在互感的影響，使得系統(tǒng)參數(shù)變化具有不確定性，對(duì)電機(jī)性能產(chǎn)生很大影響。為解決dw-bldcm非線性建模與電機(jī)性能預(yù)測(cè)問(wèn)題，在matlab環(huán)境中，利用simulink和電氣系統(tǒng)模塊庫(kù)( psb)，把電機(jī)的數(shù)學(xué)模型與電路拓?fù)淠Ｐ拖鄿贤�，采用模塊化的建模方法，構(gòu)造了dw-bldcm控制系統(tǒng)的仿真模型，從而有效地解決了帶電力電子裝置的復(fù)雜電機(jī)控制仿真問(wèn)題。該方法可觀性好，準(zhǔn)確易行，便于修改，模型可以很好地反映實(shí)際系統(tǒng)的物理狀態(tài)。試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果非常接近，證明了該建模方法的有效性和可行性，為航空高速dw-bldcm伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)與調(diào)試提供了一個(gè)有效的平臺(tái)。

    dw-bldcm采用并聯(lián)式結(jié)構(gòu)。該電機(jī)的特點(diǎn)是定子鐵心上隔槽嵌放著兩套獨(dú)立的電樞繞組及相應(yīng)的兩套位置傳感器，共用電機(jī)軸和一套定轉(zhuǎn)子。兩套三相集中繞組，星形接法，互差30度電角度，由兩套獨(dú)立的功率電子器件實(shí)現(xiàn)三相橋電路驅(qū)動(dòng)。

    為便于分析，假設(shè)：磁路不飽和；不計(jì)渦流和磁滯損耗；兩套三相繞組完全對(duì)稱(chēng)；功率開(kāi)關(guān)器件為理想元件。根據(jù)文獻(xiàn)[4]，可得dw-bld-cm的電壓平衡式為：

其中，兩套定子繞組上的相電壓矢量璣、相電流矢量，s和反電動(dòng)勢(shì)矢量e分別為：

  式中，下標(biāo)a1、b1、c1和a2、b2、c2分別代表通道1的繞組a1、b1、c1和通道2的繞組a2、b2、c2；m30、m120、m150、m270分別為相位差30度、120度、150度和270度電角度的二相繞組間的互感，la為相繞組自感；r為相電阻。

    電磁轉(zhuǎn)矩為：

                     

    機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程為：

式中：te，tl——分別為電磁轉(zhuǎn)矩，負(fù)載轉(zhuǎn)矩；

    j，b——分別為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，粘滯摩擦系數(shù)；

    ω——轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度。

    dw-bldcm伺服控制系統(tǒng)見(jiàn)圖l，系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)。在matlab中，利用simulink和psb相結(jié)合，采用模塊化的方法，構(gòu)造出dw-bldcm伺服系統(tǒng)仿真模型，整體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。