基于Matlab/Simulink，本文设计了无刷直流电机的控制方案，详细阐述了无刷直流电机的运行原理Matlab/Simulink模拟它。实验证明，使用Matlab/Simulink开发的平台能有效控制无刷直流电机。
随着汽车电子设备的快速发展，汽车电子控制单元(ECU)随着日新月异，无刷直流电机在汽车电气设备中的应用越来越受到重视。无刷直流电机
寿命长，效率高，适合很多高端车。同时，车内环境复杂，机械安装难度大。无位置传感器策略必须用于不适合安装转子磁极位置传感器的地方
基于动无刷直流电机。Matlab/Simulink无刷直流电机的仿真方法。
无刷直流电机运行原理
本文采用理想的无刷直流电机模型，具有以下特点：电机定子绕组排列空间对称；定子每相电阻、每相自感、相互感应等各相电气参数相同；
电机气隙中电机永磁体转子产生的磁场分布为理想梯形，平顶部分保持120°电角；逆变器的功率开关(MOSFET或者IGBT)导通电阻为
零，关闭电阻无限大，导通和关闭都不需要时间。
图1说明了无刷直流电机的理想运行原理。从图1可以看出，当永磁体转子在图1中时(b)定子在0位置中C相和B相比感应到的反电动势分别
通过触发率开关的正负平顶部S5和S6使得B相绕组反向导通，C直流电源通过逆变器正向导通B相和C直流电相馈，此时两相绕组
中电流幅值相等、方向相反，ic=-ib。当永磁体转子继续旋转60时龋齿平顶部分结束，A相反，电势开始进入平顶，因此
要进行C相到A此时关闭逆变器C与桥臂的功率开关相比，同时触发A与桥臂功率开关相比，如果忽略了换相电流的动态过程，逆变器会立即向前移动B相和A相馈入直
流电。等等，永磁体转子每旋转60次缃嵌染投远ㄗ拥缌鹘谢幌啵沟姐真诚地乞讨辛比。ㄗ尤谱榈纪ǎㄗ用肯嗝谱掌纪ㄊ奔涠杂ψ有谐?20缃嵌
取：苊飨裕庵挚刂品绞揭还灿?种换相状态(6×60=360)电流与反电动势的对应关系如图2所示。
a)逆变器由理想开关组成
a)逆变器由理想开关组成
图2 定子相电流和反相电动势理想波形图
理想无刷直流电机的定子相电流具有以下特点：
(1)定子相电流为三相对称的120讲ā?(2)定子相电流与相反电势严格相同。
对于无刷直流电机，电枢反应很小，间隙磁场主要取决于永磁体，间隙磁通量密度可视为恒定，使电磁扭矩与定子电流成正比，与其鼓励
直流电机电磁转矩与电枢电流的关系相同。电磁转矩可以通过控制定子电流的振幅直接控制。因此，理想的无刷直流电机具有与其励磁直流电机相同的优良调速
性能。通常用于车载电传动系统PWM调速无刷直流电机。但是无刷直流电机。PWM在调制方法的分析过程中，不仅要考虑换相时间的续续
还应考虑流程过程PWM调制时的续流过程。定子电流的换相和PWM调制引起的续流现象直接影响转矩的动态特性和无位置传感器信号的波
形状。无刷直流电机理想化模型中忽略了续流过程。如果完全从理想化模型中分析设计，会带来很大的偏差。
基于MATLAB/Simulink开发无刷直流电机仿真平台
无刷直流电机本体的模拟模型
图3给出了基础MATLAB/Simulink无刷直流电机模拟平台整体框图。
图3基于MATLAB/Simulink永磁无刷直流电机模拟平台整体框图
根据永磁无刷直流电机本体的相电压数学模型，采用MATLAB/Simulink中自带的常规仿真模块构造系统仿真模型，如图4所示，它将电机
所有的电气模型和运动模型都包括在内，其输入量为电机相的相电压和负载扭矩，输出为电机相的电流、反电势、电机输出扭矩和速度。运动模型还构建了另一个机器
描述电方程子系统模块。
(a)模拟模型的电气部分
(b)相反，电动势仿真模型
(c)转矩动力学部分仿真模型模型
图4Simulink仿真模块
数值仿真平台的运行结果
为了验证永磁无刷直流电机数值模拟平台的有效性，在稳态下对逆变器、霍尔位置检测装置和永磁电机本体组成的速度开环无刷直流电机控制系统进行数值模拟，并与实验结果进行比较。
电压逆变器直流母线采用输出电压24V，额定输出电流为60A开关电源供电，逆变器功率开关采用恒定空比PWM开关频率为10kHz。在实验过程中恒定，调制模式为上桥臂功率开关恒通，下桥臂功率开关恒定PWM调制。
图5给出了1500000rpm相反，电动势的模拟波形。
(a)仿真结果
(b)实验结果
图5 转速在1500rpm电动势波形相反
图6(a)图6显示了定子相电流在转速达到稳态时的模拟波形(b)当前电机转速为1100rpm，负载为0.5Nm。
(a)仿真结果
(b)实验结果
图6 负载为0.5Nm定子相电流波形
图7显示了电机从启动到转速稳定的动态过程中相电流的波形，以及相应的电磁转矩和转速的模拟波形。
图7 恒定占空比起动时相电流、电磁转矩和转速的动态相应的仿真结果
结语
本文合理假设了由三相逆变器-永磁电机本体组成无刷直流电机系统，并在此基础上开发了MATLAB/Simulink无刷直流电机
调速系统模拟平台。通过比较模拟结果和实验结果，可以看出使用S基于多变量开关函数的逆变器模型可以正确反映120嫉缒J较碌缌骰幌嗪蚉WM
续流过程对逆变器输出端电压的影响。数值仿真结果和实验结果基本吻合，无刷直流电机仿真平台的有效性得到了验证。■
参考文献
1. Schroeder D.Elektrische Antriebe 2.2nd eds.Springer Verlag,
1995.105～112
2. Robert Bosch GmbH. Autoelektrik Systeme und Komponenten.
Braunschweig: Vieweg & Sohn Verlag, 2002.
358～381
3. 张相军. 无刷直流电机无位置传感器控制技术研究：[博士学位论文]. 上海：上海大学
控制理论与控制工程专业，2001