MATLAB永磁同步电机矢量控制与SVPWM仿真系统

资 源 简 介

该项目提供基于MATLAB/Simulink搭建的永磁同步电机FOC矢量控制系统，采用SVPWM调制和双闭环（电流环+速度环）PID控制，实现电机转速的精确跟踪与动态调节。模型结构清晰，适用于电机控制算法验证与教学演示。

详 情 说 明

永磁同步电机矢量控制与速度闭环仿真系统

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB/Simulink搭建的永磁同步电机（PMSM）高性能控制仿真系统。系统采用磁场定向控制（FOC）结合空间矢量脉宽调制（SVPWM）的技术架构，实现了对电机转速的精确闭环控制。核心设计为电流环与速度环的双闭环PID控制结构，能够有效模拟电机在不同负载转矩条件下的动态运行特性，并支持控制参数的在线调整与系统性能的实时分析。该系统为电机控制算法研究、控制器参数整定以及系统动态性能评估提供了一个完整的仿真平台。

功能特性

• 先进控制算法：内置成熟的磁场定向控制（FOC）算法，实现转矩与磁链的解耦控制。
• 高效调制技术：采用空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术，提升直流母线电压利用率，降低电流谐波。
• 双闭环控制结构：

- 内环（电流环）：快速跟踪d-q轴电流指令，实现转矩的精确控制。 - 外环（速度环）：通过PID调节器实现电机转速对给定值的准确跟随。

• 灵活的参数配置：支持电机本体参数、控制器PID参数、负载工况及仿真设置的便捷输入。
• 全面的输出分析：

- 实时显示转速、转矩、三相电流等关键动态响应曲线。 - 自动计算并展示超调量、调节时间、稳态误差等控制性能指标。 - 可视化定子电流矢量的空间运动轨迹与d-q轴电流分量。 - 提供系统稳定性分析工具（如伯德图）。

使用方法

1. 参数设置：在主运行脚本或Simulink模型参数对话框中，设置电机参数（如定子电阻、电感、磁链等）、控制参数（速度指令、PID增益）以及负载转矩曲线。
2. 运行仿真：执行主脚本，启动Simulink仿真。系统将根据设定的仿真时长和采样时间进行解算。
3. 结果分析：仿真结束后，系统会自动绘制各项动态响应曲线和性能指标图。用户可观察波形，分析系统的动态响应品质和稳定性。
4. 参数优化：根据仿真结果，调整PID等控制参数，重新运行仿真，以优化系统控制性能。

系统要求

• 操作系统：Windows 10 / 11 或 Linux 发行版 或 macOS。
• 软件环境：需要安装 MATLAB 软件，推荐版本 R2018b 或更高。
• 必需工具箱：确保安装 Simulink、Simscape Electrical (原名 SimPowerSystems) 工具箱。

文件说明

主运行文件整合了本仿真系统的核心流程。其主要功能包括：初始化仿真环境，预设永磁同步电机的关键物理参数与控制回路参数；调用并配置顶层Simulink仿真模型；执行动力学仿真计算；以及在仿真完成后，对输出数据进行处理与分析，自动生成包含转速响应、电磁转矩、相电流波形、SVPWM调制信号等在内的多种特性曲线图，并计算关键的动态性能指标以供评估。