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BLDC 电机仿真与可视化 · 计算页

系列文章的配套计算:每一讲用到的模型,在这里改参数、当场重算。Beta,随文章逐篇开放,纯浏览器计算。

缺省参数是一组自洽的 48 V / 500 W / 8 极通用参数(项目 bldc_parameters.m),不对应任何真实型号;换成你自己电机的数据手册值即可。 本页的电机模型是理想 dq 模型:不含铁心饱和、齿槽转矩、PWM 纹波与逆变器死区;那些在第 6 讲用有限元单独讨论。 本页不给「推荐参数」——它只回答两件事:这组参数自己是否自洽,这个控制器是否稳定。

① 参数自洽检查第 1 讲

等幅值 Park 约定:Ke = p·λf,Kt = 1.5·p·λf,逆变器线性区相电压上限 Vdc/√3。

对应文章:第 1 讲 · 3000 rpm 为什么只能跑到 814 rpm?——从 dq 模型检查电机参数

Ke (V·s/rad)
–
相峰值 / 机械角速度
Kt (N·m/A)
–
= 1.5·Ke
额定点所需相电压 (V)
–
–
空载最高转速 (rpm)
–
不弱磁

自洽判据

判据本组参数对照结果

所需相电压随转速

额定转矩(id = 0)空载(反电势)Vdc/√3

两条曲线与红线的交点,就是这组参数在不弱磁时能达到的转速上限。若额定点(圆点)落在红线之上,额定工况在物理上不可达——换「修正前的参数」看一下。

② 开环起动第 2 讲

固定 Vd = 0、Vq 直接加到静止电机上(项目 bldc_model_template.m),电机参数取 ①。

RK4 定步长 1 µs(MATLAB 原脚本用 ode23s);两者在 bldc_check.js 里对拍。

对应文章:第 2 讲 · Vd = 0 为什么不等于 id = 0?(冲击电流与稳态工作点)

冲击电流峰值 |i| (A)
–
–
稳态转速 (rpm)
–
末 10% 时间平均
稳态 id (A)
–
Vd = 0 时由交叉耦合产生
稳态 iq (A)
–
 
转速 (rpm)
iqid(A)

③ FOC 速度环整定第 3 讲

项目 bldc_foc_controller.m 的闭环逐行移植:电流环按模最优,速度环按对称最优;电机参数取 ①、②。

速度给定:0 → 1000(50 ms)→ 2000(150 ms)→ 3000(250 ms)→ 2000 rpm(400 ms),恒定负载转矩。

相位裕度
–
–
Kp 速度环
–
–
最后 20 ms 转速峰峰
–
各段取最大
电流限幅
–
A
实际转速给定(rpm)
iq(A)

阶跃指标

阶跃超调(% 阶跃幅值)2% 调节时间 (ms)末 20 ms 平均 (rpm)末 20 ms 峰峰 (rpm)

口径:窗口截到下一次给定变化为止;调节时间 = 最后一次越出 ±2% 误差带的时刻(与项目 2026-10-11 修正版一致)。「—」表示窗口内从未进入误差带。

速度环开环 Bode 图

|L(jω)| (dB)相位 (°)

L = PI · Kt/(J·s) · 1/(1 + s·Teq) · e−s·Ts,Teq = 2Tsample(模最优电流环的等效惯性),含一拍采样延迟。相位裕度为负时闭环线性系统不稳定,振荡只能靠电流限幅「兜住」。

④ 有限元结果第 6 讲

MATLAB 二维非线性有限元的预计算结果(|B| 场、转矩脉动、齿槽转矩)。

本模块展示预先计算的结果,数据来自 matlab/bldc_fem_run.m;随第 6 讲上线。

对拍:本页 JS 与 MATLAB 实跑

每次打开页面实跑。左列是本页内核,右列是项目原 MATLAB 脚本的输出(缺省参数)。只列已开放模块。

量本页 JSMATLAB 实跑相对差
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