news 2026/2/24 8:37:47

开关磁阻电机调速仿真与双闭环控制探索

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张小明

前端开发工程师

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开关磁阻电机调速仿真与双闭环控制探索

1普通的开关磁阻电机调速(只电流控制)仿真无文档 2开关磁阻电机直流斩波双闭环控制,转速外环,对应说明文档

在电机控制领域,开关磁阻电机以其结构简单、成本低、可靠性高等优点备受关注。今天咱就来唠唠普通的开关磁阻电机调速(仅电流控制)仿真,以及开关磁阻电机直流斩波双闭环控制这俩有意思的玩意儿。

普通开关磁阻电机调速(仅电流控制)仿真

先说说这个普通的开关磁阻电机调速,它单纯靠电流控制来实现。这种控制方式相对直接,就像是给电机的“油门”只设了一档,通过调节电流大小来改变电机的转速。

咱来写点简单代码示意一下(这里以Matlab为例,假设电机模型已经构建好,主要展示电流控制部分逻辑):

% 设定初始电流值 initial_current = 5; % 假设电机模型函数,这里简化为一个根据电流返回转速的函数 function speed = motor_model(current) speed = current * 10; % 简单的线性关系模拟 end % 获取转速 motor_speed = motor_model(initial_current); disp(['当前设定电流为 ', num2str(initial_current), 'A,电机转速为 ', num2str(motor_speed),'rpm']);

这段代码里,initialcurrent设定了起始电流值,然后通过一个简单的motormodel函数来模拟电机根据电流输出转速。这里只是超级简化的模拟,实际中电机模型复杂得多,会涉及到电机的电感、电阻、转矩等各种参数。

这种仅电流控制的仿真在实际应用里,就像是在简单场景下给电机定个大致速度,比如一些对转速精度要求不高的小型设备,像某些简单的通风扇电机控制,能简单实现调速目的,但也比较粗放。

开关磁阻电机直流斩波双闭环控制

接下来聊聊开关磁阻电机直流斩波双闭环控制,这可就高级多了。它有转速外环,能更精准地控制电机转速。为啥要双闭环呢?这就好比开车,光看油门(电流)可不行,还得盯着速度表(转速),及时调整油门,让车稳定在想要的速度。

转速外环的作用就是根据设定转速和实际转速的差值,来调整电流给定值。这就像是给电机请了个“智能教练”,时刻盯着速度,发现速度不对就赶紧调整。

1普通的开关磁阻电机调速(只电流控制)仿真无文档 2开关磁阻电机直流斩波双闭环控制,转速外环,对应说明文档

先来看外环控制部分代码示意(同样以Matlab为例):

% 设定目标转速 target_speed = 1000; % 实际转速反馈值,这里假设通过传感器获取 actual_speed = 800; % 比例系数和积分系数,用于PID控制 Kp = 0.5; Ki = 0.1; % 初始化积分项 integral_term = 0; % 转速偏差 speed_error = target_speed - actual_speed; % 计算电流给定值,采用简单的PID控制算法 integral_term = integral_term + speed_error; current_reference = Kp * speed_error + Ki * integral_term; disp(['当前转速偏差为 ', num2str(speed_error),'rpm,计算得到的电流给定值为 ', num2str(current_reference), 'A']);

这里通过设定targetspeed和获取actualspeed,计算出speederror转速偏差。然后利用PID控制算法里的比例和积分部分,计算出currentreference电流给定值。实际应用中,会把这个电流给定值送到内环电流控制部分,实现更精确的转速控制。

而直流斩波呢,就像是给电机供电的“水龙头”,能灵活调节电压大小,进而控制电流。通过改变斩波的占空比,就能改变电机两端的平均电压,从而实现对电机电流和转速的精细调节。

附上简单直流斩波控制代码(假设以固定频率50Hz斩波):

% 斩波频率 chopping_frequency = 50; % 周期 T = 1/chopping_frequency; % 占空比,这里假设根据前面计算的电流给定值来动态调整,简化为一个固定值0.6 duty_cycle = 0.6; % 计算导通时间 on_time = duty_cycle * T; % 计算关断时间 off_time = (1 - duty_cycle) * T; disp(['斩波周期为 ', num2str(T),'s,导通时间为 ', num2str(on_time),'s,关断时间为 ', num2str(off_time),'s']);

这段代码设定了斩波频率,算出周期T,然后根据占空比duty_cycle计算出导通和关断时间。实际应用中,占空比会根据电流和转速的实时反馈动态调整。

这种双闭环控制配合直流斩波的方式,能让开关磁阻电机在复杂工况下都稳定运行在设定转速,在工业生产的高精度设备,像机床电机控制中,就非常实用。

总之,从简单的电流控制仿真到复杂的双闭环控制,开关磁阻电机的调速控制技术在不断发展,每种方式都有其适用场景,大家可以根据实际需求来选择合适的控制策略。

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