大家好，今天這篇文章跟大家分享如何使用 MATLAB 中的 Simulink 來(lái)仿真觀察直流無(wú) 刷電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)波形

在正式仿真之前，我們先大致了解下 BLDC 和 PMSM 電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)形狀區(qū)別，無(wú)刷 直流 (BLDC) 電機(jī)其實(shí)也是永磁同步電機(jī) (PMSM)中的一種，很多人對(duì) BLDC 和 PMSM 的概 念比較模糊，因?yàn)?BLDC 電機(jī)采用集中式定子繞組，所以會(huì)產(chǎn)生梯形波反電動(dòng)勢(shì)。而 PMSM 電機(jī)采用分布式定子繞組，產(chǎn)生的是正弦反電動(dòng)勢(shì)。所以，它們之間的主要區(qū)別在于反電 動(dòng)勢(shì)的形狀

在實(shí)際的反電動(dòng)勢(shì)波形測(cè)量中，我們是怎么做的呢？正確的做法是將電機(jī)的三 相線斷開(kāi)，然后我們對(duì)電機(jī)施加一定的外力讓電機(jī)旋轉(zhuǎn)，那么由于轉(zhuǎn)子永磁體轉(zhuǎn)動(dòng)，就會(huì) 在定子繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)我們測(cè)量三相電機(jī)的任意一相電壓，就是反電動(dòng)勢(shì)的 波形.

所以我們要仿真觀察反電動(dòng)勢(shì)波形，同樣可以得出以下思路： 

1.選定 BLDC 電機(jī)仿真模型； 

2.保持 BLDC 電機(jī)三相開(kāi)路； 

3.施加外力讓電機(jī)旋轉(zhuǎn)； 

4.測(cè)量反電動(dòng)勢(shì)波形。 

接下來(lái)我們根據(jù)這 4 個(gè)思路，一起在 Simulink 環(huán)境中搭建一下仿真模型。Simulink 環(huán)境 如下圖一所示：

我們搭建模型就是從模型庫(kù)中找到相應(yīng)的模塊，然后拖動(dòng)到仿真文件中，按照仿真框圖對(duì)各個(gè)模塊 進(jìn)行連接。首先我們從模型庫(kù)中找到 BLDC 電機(jī)模塊，具體位置如下圖二所示：

我們將上圖二所示的 BLDC 電機(jī)模型拖動(dòng)到仿真文件中，如下圖三所示：

我們使用這個(gè) BLDC 模塊就可以來(lái)仿真查看反電動(dòng)勢(shì)波形，BLDC 模塊的左邊兩個(gè)端口用于電氣連 接，右邊的兩個(gè)端口用于機(jī)械連接，電氣連接就是電機(jī)的三相引線及中心點(diǎn)，在電機(jī)控制時(shí)，就會(huì)按照 一定規(guī)律給電機(jī)的三相引線施加電壓，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。而機(jī)械連接在實(shí)際應(yīng)用中就是電機(jī)軸上安裝 負(fù)載，比如風(fēng)扇、齒輪等等，那么在我們仿真中，需要人為施加一個(gè)力讓電機(jī)旋轉(zhuǎn)，施加的力就通過(guò)上 圖三中的 R 端給定，而 C 端是機(jī)械參考點(diǎn)，在實(shí)際仿真中，會(huì)選擇一個(gè)機(jī)械參考點(diǎn)進(jìn)行連接將復(fù)合端口擴(kuò)展為三相端口，具體做法如下圖四所示（在模塊上右鍵，根據(jù)①②③三個(gè)步驟操作）：

修改為擴(kuò)展端口電機(jī)模塊如下圖五所示：

對(duì)于電氣連接端，我們需要讓 a b c 三個(gè)端口開(kāi)路，但是在仿真環(huán)境中，端口不能懸空，所以需要 接一個(gè)開(kāi)路模塊，開(kāi)路模塊的路徑如下圖六所示：

將開(kāi)路模塊拖到仿真文件中，因?yàn)槿齻€(gè)端口都需要開(kāi)路連接，所以我們可以拖動(dòng)三個(gè)開(kāi)路模塊到仿真文件中，并按照要求連接，連接好之后，如下圖七所示：

然后，電氣連接端的 n 是中心點(diǎn)，這里我們選用一個(gè)電氣參考模塊進(jìn)行連接，電氣模塊的路徑跟開(kāi) 路模塊一致，如下圖八所示：

同樣我們把這個(gè)模塊拖到仿真文件中，然后跟電機(jī)模塊的端口 n 進(jìn)行連接，連接好之后示意圖如下 圖九所示：

這樣我們就完成了電氣端口的連接，接下來(lái)我們來(lái)看下機(jī)械端口的連接，首先端口 C 是機(jī)械參考端 口，所以我們需要找到一個(gè)機(jī)械參考模塊，具體的路徑如下圖十所示：

同樣我們需要將這個(gè)機(jī)械參考模塊拖動(dòng)到仿真文件中，并跟電機(jī)模塊進(jìn)行連接，如下圖十一所示：

然后 R 端需要給一個(gè)力讓電機(jī)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，那么我們可以選用一個(gè)理想的角速度源模塊（扭矩源模 塊），這個(gè)模塊可以讓電機(jī)轉(zhuǎn)子沿我們指定的角軌跡運(yùn)動(dòng)，理想的角速度源模塊路徑如下圖十二所示：

將該模塊拖動(dòng)到仿真文件中，并根電機(jī)模塊進(jìn)行連接，如下圖十三所示：

理想角速度模塊的另外兩個(gè)端口也需要進(jìn)行連接，C 端同樣接機(jī)械參考模塊，而 S 端是角速度軌跡 給定，我們可以給定一個(gè)常量，但是該模塊是一個(gè)機(jī)械模塊，所以跟它的連接需要通過(guò)一個(gè) Simulink 信號(hào)跟機(jī)械信號(hào)的轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)，這樣才能將一個(gè)常量作為機(jī)械信號(hào)給定。因此我們就需要找到信號(hào)轉(zhuǎn) 換模塊及常量模塊，Simulink 信號(hào)跟物理信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊如下圖十四所示，常量模塊路徑如下圖十五所示：

這樣，我們將兩個(gè)模塊拖動(dòng)到仿真文件中，進(jìn)行連接，如下圖十六所示：

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