FOC算法中SIMULINK一些常用模块(3)自动计算电机参数
simulink中的Permanent Magnet Synchronous Machine模块可以自动计算一些电机的参数
一、基础特性参数
- Back EMF waveform(反电动势波形)
选项为
Sinusoidal
(正弦波),表示电机转子永磁体产生的反电动势呈正弦曲线分布,是三相永磁同步电机常见类型,运行平稳、谐波少,适用于高精度控制场景(如工业伺服、电动汽车驱动 )。
- Rotor type(转子类型)
设为
Round
(隐极 / 圆桶形),转子结构相对均匀,直轴(d 轴)和交轴(q 轴)电感近似相等,电机数学模型简单,控制容易,广泛用于正弦波永磁同步电机场景 。
二、定子绕组电气参数
- Line-to-line resistance (Ohm)(线间电阻)
填写值为
0.36 Ohm
,表示电机定子绕组线与线之间的电阻,可用于后续换算得到每相电阻,三角形连接时相电阻等于线间电阻,具体需结合电机绕组连接方式 ,反映定子绕组的铜损特性。
- Line-to-line inductance Lab (mH)(线间电感)
值为
1.67 mH
,即定子绕组线与线之间的电感,同样可用于换算相电感(星形连接时,相电感 与线间电感 关系需结合绕组结构推导,一般星形连接下有对应换算公式 ),影响电机的电磁暂态特性(如电流变化速率、反电动势特性等 )。
- D-axis phase inductance Ld (mH)、Q-axis phase inductance Lq (mH)(d 轴、q 轴相电感)
目前均设为
0 mH
,实际隐极电机中 ,若要精准模拟凸极电机,需根据电机设计填写对应数值。d 轴电感是直轴(与永磁体磁场同向)的相电感,q 轴电感是交轴(与永磁体磁场垂直)的相电感,两者差异会产生磁阻转矩,影响电机转矩输出特性 。
三、电机常数相关参数
- Specify(电机常数定义方式)
选为
Torque constant
,即通过转矩常数来定义电机特性,也可切换为Flux linkage established by magnets (V·s)
(永磁体磁链 )等方式,不同定义方式可通过电机原理相互换算。
- Torque constant kt(转矩常数)
值为
60.70
,单位根据右侧选择为oz.in / Apeak
(盎司・英寸每峰值安培 ),表示电机每安培峰值电流输出的转矩大小,反映电机的转矩输出能力,是电机控制(如矢量控制中 torque loop 设计 )的关键参数。若需换算为国际单位(N·m / A),可利用单位换算关系(1 oz.in ≈ 0.00706155 N・m )。
- Voltage constant ke(电压常数,当前设为 0 )
若
Specify
切换为电压常数相关选项,需填写此参数,它反映电机反电动势与转速的关系,E 为反电动势,n 为转速 ),单位可选择Vrms / krpm
(均方根电压每千转 )等,用于计算电机不同转速下的反电动势。
四、机械特性参数
- Inertia J(转动惯量)
值为
5.5e-3
,单位选lb.in.s^2
(磅・英寸・秒 ² ),反映电机转子的惯性,影响电机的动态响应(如加减速过程的时间、超调量等 )。若需国际单位(\(kg·m^2\) ),可进行单位换算(1 lb.in.s² ≈ 0.112985 kg・m² )。
- Viscous damping F(粘滞阻尼系数)
值为
4.5
,单位oz.in/krpm
(盎司・英寸每千转 ),表示与转速成正比的阻尼转矩系数(\(T_d = F \cdot n\) ,\(T_d\) 为阻尼转矩,n 为转速 ),模拟电机轴承摩擦等线性阻尼特性,影响电机稳态转速和动态过程的能量损耗 。
- Pole pairs p(极对数)
值为
4
,即电机转子的永磁体 N、S 极对数,决定电机同步转速 ,f 为定子电流电频率 ),是电机调速控制(如矢量控制中坐标变换、转速计算 )的基础参数。
五、右侧功能区域
- Compute Block Parameters(计算模块参数)
点击后,理论上可根据左侧填写的部分参数,自动换算或推导右侧
Block Parameters
中的电机模型参数(如定子相电阻、电枢电感、永磁体磁链等 ,不过当前截图中右侧参数未自动填充,可能需结合软件功能及正确的参数关联逻辑使用 ),用于匹配 Simulink 中永磁同步电机模块(如之前提到的Permanent Magnet Synchronous Machine
)的参数设置,实现电机模型在仿真环境中的精准搭建。
- Block Parameters(模块参数)
包含
Stator phase resistance Rs (ohm)
(定子相电阻 )、Armature inductance (H)
(电枢电感 )、Flux linkage established by magnets (V·s)
(永磁体磁链 )等参数输入框,这些是 Simulink 电机模块所需的底层参数,通过左侧参数计算或手动填写后,点击Apply to Selected Block
可应用到选中的电机模块,完成仿真模型中电机的参数配置,让仿真模型与实际电机特性一致,用于电机控制系统(如 FOC 矢量控制 )、电动汽车驱动、工业伺服等场景的仿真分析 。