如何用Simulink仿真BLDC反电动势波形（可下载）

大家好，今天这篇文章跟大家分享如何使用 MATLAB 中的 Simulink 来仿真观察直流无 刷电机的反电动势波形

在正式仿真之前，我们先大致了解下 BLDC 和 PMSM 电机的反电动势形状区别，无刷 直流 (BLDC) 电机其实也是永磁同步电机 (PMSM)中的一种，很多人对 BLDC 和 PMSM 的概 念比较模糊，因为 BLDC 电机采用集中式定子绕组，所以会产生梯形波反电动势。而 PMSM 电机采用分布式定子绕组，产生的是正弦反电动势。所以，它们之间的主要区别在于反电 动势的形状

在实际的反电动势波形测量中，我们是怎么做的呢？正确的做法是将电机的三 相线断开，然后我们对电机施加一定的外力让电机旋转，那么由于转子永磁体转动，就会 在定子绕组上产生感应电动势，此时我们测量三相电机的任意一相电压，就是反电动势的 波形.

所以我们要仿真观察反电动势波形，同样可以得出以下思路： 

1.选定 BLDC 电机仿真模型； 

2.保持 BLDC 电机三相开路； 

3.施加外力让电机旋转； 

4.测量反电动势波形。 

接下来我们根据这 4 个思路，一起在 Simulink 环境中搭建一下仿真模型。Simulink 环境 如下图一所示：

我们搭建模型就是从模型库中找到相应的模块，然后拖动到仿真文件中，按照仿真框图对各个模块 进行连接。首先我们从模型库中找到 BLDC 电机模块，具体位置如下图二所示：

我们将上图二所示的 BLDC 电机模型拖动到仿真文件中，如下图三所示：

我们使用这个 BLDC 模块就可以来仿真查看反电动势波形，BLDC 模块的左边两个端口用于电气连 接，右边的两个端口用于机械连接，电气连接就是电机的三相引线及中心点，在电机控制时，就会按照 一定规律给电机的三相引线施加电压，从而驱动电机旋转。而机械连接在实际应用中就是电机轴上安装 负载，比如风扇、齿轮等等，那么在我们仿真中，需要人为施加一个力让电机旋转，施加的力就通过上 图三中的 R 端给定，而 C 端是机械参考点，在实际仿真中，会选择一个机械参考点进行连接将复合端口扩展为三相端口，具体做法如下图四所示（在模块上右键，根据①②③三个步骤操作）：

修改为扩展端口电机模块如下图五所示：

对于电气连接端，我们需要让 a b c 三个端口开路，但是在仿真环境中，端口不能悬空，所以需要 接一个开路模块，开路模块的路径如下图六所示：

将开路模块拖到仿真文件中，因为三个端口都需要开路连接，所以我们可以拖动三个开路模块到仿真文件中，并按照要求连接，连接好之后，如下图七所示：

然后，电气连接端的 n 是中心点，这里我们选用一个电气参考模块进行连接，电气模块的路径跟开 路模块一致，如下图八所示：

同样我们把这个模块拖到仿真文件中，然后跟电机模块的端口 n 进行连接，连接好之后示意图如下 图九所示：

这样我们就完成了电气端口的连接，接下来我们来看下机械端口的连接，首先端口 C 是机械参考端 口，所以我们需要找到一个机械参考模块，具体的路径如下图十所示：

同样我们需要将这个机械参考模块拖动到仿真文件中，并跟电机模块进行连接，如下图十一所示：

然后 R 端需要给一个力让电机轴进行旋转，那么我们可以选用一个理想的角速度源模块（扭矩源模 块），这个模块可以让电机转子沿我们指定的角轨迹运动，理想的角速度源模块路径如下图十二所示：

将该模块拖动到仿真文件中，并根电机模块进行连接，如下图十三所示：

理想角速度模块的另外两个端口也需要进行连接，C 端同样接机械参考模块，而 S 端是角速度轨迹 给定，我们可以给定一个常量，但是该模块是一个机械模块，所以跟它的连接需要通过一个 Simulink 信号跟机械信号的转换模块实现，这样才能将一个常量作为机械信号给定。因此我们就需要找到信号转 换模块及常量模块，Simulink 信号跟物理信号转换模块如下图十四所示，常量模块路径如下图十五所示：

这样，我们将两个模块拖动到仿真文件中，进行连接，如下图十六所示：

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