基于FOC控制器的BLDC无刷直流电机控制系统matlab编程与仿真

简介: 本课题基于MATLAB编程实现BLDC无刷直流电机的FOC控制系统,涵盖FOC控制器、Clarke和Park变换等,不使用Simulink建模。系统通过坐标变换将三相电流转换到dq轴,独立控制励磁和转矩电流,实现高效平滑运行及高动态响应。仿真输出包括三相电流、电机转速和转子角度。版本:MATLAB2022a。

1.课题概述
基于FOC控制器的BLDC无刷直流电机控制系统matlab编程与仿真,使用MATLAB编程实现,包括FOC控制器,clark,park等,不使用simulink建模。仿真输出三相电流,电机转速以及转子角度。

2.系统仿真结果

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3.核心程序与模型
版本:MATLAB2022a

function [A,B,C] = func_foc_controller(a,b,c,theta,q_ref)
% 为了与q轴对齐进行相位校正
theta = theta - pi/2;
% 计算cos(theta)
yc    = cos(theta);
% 计算sin(theta)
ys    = sin(theta);

%克拉克变换abc to alpha beta
[alpha,beta] = func_clark(a,b,c);

% Clark到Park变换 - αβ到dq坐标系
[d,q]        = func_clark2park(alpha,beta,yc,ys);
%磁通量调节器
d            = 0-d; 
q            = q_ref-q;

%Park变换回到Clarke变换 - dq到αβ
[alpha,beta] = func_park2clark(d,q,yc,ys);
% 输出ABC
A =   alpha;
B = - alpha*0.5 + 0.8661*beta; 
C = - alpha*0.5 - 0.8661*beta;

end

4.系统原理简介
基于磁场定向控制(Field-Oriented Control, FOC)的无刷直流电机(BLDC)控制系统是一种高级控制策略,旨在实现电机的高效、平滑运行以及高动态响应。FOC的核心思想是将电机的三相交流电流分解到两个正交的坐标系中,分别对应电机的励磁(d轴)和转矩(q轴),通过独立控制这两个轴上的电流来精确控制电机的磁场和输出转矩。

   在FOC中,首先通过坐标变换将三相定子电流从三相静止坐标系(αβ)转换到两相旋转坐标系(dq)。这种转换基于克拉克(Clarke)变换和帕克(Park)变换,目的是分离出影响磁场和转矩的电流分量。

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