主要内容

该项目的控制参考

计算每安培最大转矩(MTPA)和弱磁操作的参考电流

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  • 电机控制模块/控制/控制参考

描述

的<年代p一个n class="block">该项目的控制参考块计算d设在和问最大转矩/安培(MTPA)和弱磁操作的-轴参考电流值。计算得到的参考电流值为永磁同步电机(PMSM)提供了有效输出。

该块接受参考扭矩和反馈机械速度,并输出相应的d- - -问-轴为MTPA和磁场减弱操作的参考电流值。

该模块通过求解数学关系来计算参考电流值。计算采用国际单位制。当使用Per-Unit (PU)系统时,该模块将PU输入信号转换为SI单位来执行计算,并在输出时将它们转换回PU值。

这些方程描述了参考值的计算d设在和问-轴当前值块:

永磁同步电动机的数学模型

这些模型方程描述了永磁同步电动机在转子磁链参考系中的动力学:

v d d R 年代 + d λ d d t ω e l

v R 年代 + d λ d t + ω e l d d + ω e λ p

λ d l d d + λ p

λ l

T e 3. 2 p λ p + l d l d

T e T l J d ω d t + B ω

地点:

  • v d d设在电压(伏)。

  • v 问设在电压(伏)。

  • d d设在电流(安培)。

  • 问设在电流(安培)。

  • R 年代 为定子相绕组电阻(欧姆)。

  • λ p 是永磁体磁链(韦伯)。

  • λ d d-轴通量链接(韦伯)。

  • λ 问-轴通量链接(韦伯)。

  • ω e 为与定子电压频率相对应的电速(弧度/秒)。

  • ω 为转子机械速度(弧度/秒)。

  • l d d-轴绕组电感(亨利)。

  • l 问-轴绕组电感(亨利)。

  • T e 为PMSM产生的机电扭矩(Nm)。

  • T l 为负载转矩(Nm)。

  • p 为电机极对的个数。

  • J 是惯性系数(kg-m<年代up>2).

  • B 是摩擦系数(kg-m<年代up>2/秒)。

基地的速度

基速是电动机在额定电压和额定负载下,在弱磁场区外的最大转速。这些方程描述了电机基本速度的计算。

通过计算,定义了逆变器电压约束d设在和问设在电压:

v d o ω e l

v o ω e l d d + λ p

v 一个 x v d c 3. R 年代 一个 x v d o 2 + v o 2

当前极限圆定义了当前约束,可以考虑为:

一个 x 2 d 2 + 2

在上式中,<年代p一个n class="inlineequation"> d 为零对于表面pmms。对于内部pmms,值为<年代p一个n class="inlineequation"> d 和<年代p一个n class="inlineequation"> 对应于MTPA。

利用上述关系,我们可以计算出基本速度为:

ω b 一个 年代 e 1 p v 一个 x l 2 + l d d + λ p 2

地点:

  • ω e 为与定子电压频率相对应的电速(弧度/秒)。

  • ω b 一个 年代 e 为电机的机械基本速度(弧度/秒)。

  • d d设在电流(安培)。

  • 问设在电流(安培)。

  • v d o d设在电压时<年代p一个n class="inlineequation"> d 是零(伏)。

  • v o 问设在电压时<年代p一个n class="inlineequation"> 是零(伏)。

  • l d d-轴绕组电感(亨利)。

  • l 问-轴绕组电感(亨利)。

  • R 年代 为定子相绕组电阻(欧姆)。

  • λ p 是永磁体磁链(韦伯)。

  • v d d设在电压(伏)。

  • v 问设在电压(伏)。

  • v 一个 x 是提供给电机的最大基本线中性电压(峰值)(伏特)。

  • v d c 为提供给逆变器的直流电压(伏特)。

  • 一个 x 为电机的最大相电流(峰值)(安培)。

  • p 为电机极对的个数。

表面永磁同步电动机

对于表面永磁同步电机,可以通过使用零实现最大扭矩d-轴电流时,电机低于基速。对于弱磁场操作,参考d-轴电流由恒压恒功率控制(CVCP)算法计算,该算法由以下公式定义:

如果<年代p一个n class="inlineequation"> ω ω b 一个 年代 e

  • d _ t p 一个 0

  • _ t p 一个 T r e f 3. 2 p λ p

  • d _ 年代 一个 t d _ t p 一个 0

  • _ 年代 一个 t _ t p 一个 马克斯

如果<年代p一个n class="inlineequation"> ω > ω b 一个 年代 e

  • d _ f w ω e _ b 一个 年代 e ω e λ p ω e l d

  • d _ 年代 一个 t 马克斯 d _ f w 马克斯

  • _ f w T r e f 3. 2 p λ p

  • _ l 一个 x 2 d _ 年代 一个 t 2

  • _ 年代 一个 t _ f w _ lim

用于计算的饱和函数<年代p一个n class="inlineequation"> _ 年代 一个 t 描述如下:

如果<年代p一个n class="inlineequation"> _ f w < _ l

_ 年代 一个 t _ l

如果<年代p一个n class="inlineequation"> _ f w > _ l

_ 年代 一个 t _ l

如果<年代p一个n class="inlineequation"> _ l _ f w _ l

_ 年代 一个 t _ f w

该块输出以下值:

d r e f d _ 年代 一个 t

r e f _ 年代 一个 t

地点:

  • ω e 为与定子电压频率相对应的电速(弧度/秒)。

  • ω 为转子机械速度(弧度/秒)。

  • ω b 一个 年代 e 为电机的机械基本速度(弧度/秒)。

  • ω e _ b 一个 年代 e 为电机的电基速度(弧度/秒)。

  • d _ t p 一个 d-轴相电流对应于MTPA(安培)。

  • _ t p 一个 问-轴相电流对应于MTPA(安培)。

  • T r e f 为参考扭矩(Nm)。

  • p 为电机极对的个数。

  • λ p 是永磁体磁链(韦伯)。

  • d _ f w d-轴磁场减弱电流(安培)。

  • _ f w 问-轴磁场减弱电流(安培)。

  • l d d-轴绕组电感(亨利)。

  • 一个 x 为电机的最大相电流(峰值)(安培)。

  • d _ 年代 一个 t d-轴饱和电流(安培)。

  • _ 年代 一个 t 问-轴饱和电流(安培)。

  • d r e f d与参考转矩和参考速度(安培)相对应的-轴电流。

  • r e f 问与参考转矩和参考速度(安培)相对应的-轴电流。

室内永磁同步电动机

对于内置式永磁同步电机,可以通过计算获得最大扭矩d设在和问-轴参考电流从扭矩方程。对于弱磁场操作,参考d采用电压电流限制最大转矩控制(VCLMT)算法计算-轴电流。

MTPA和磁场弱化操作的参考电流由以下公式定义:

_ r e f 2 T r e f 3. p λ p

马克斯 _ r e f 马克斯

d _ t p 一个 λ p 4 l l d λ p 2 16 l l d 2 + 2 2

_ t p 一个 2 d _ t p 一个 2

v d o ω e l

v o ω e l d d + λ p

v d o 2 + v o 2 v 马克斯 2

l 2 + l d d + λ p 2 v 一个 x 2 ω e 2

一个 x 2 d 2

l d 2 l 2 d 2 + 2 λ p l d d + λ p 2 + l 2 一个 x 2 v 一个 x 2 ω e 2 0

d _ f w λ p l d + λ p l d 2 l d 2 l 2 λ p 2 + l 2 一个 x 2 v 一个 x 2 ω e 2 l d 2 l 2

_ f w 一个 x 2 d _ f w 2

如果<年代p一个n class="inlineequation"> ω ω b 一个 年代 e

d r e f d _ t p 一个

r e f _ t p 一个

如果<年代p一个n class="inlineequation"> ω > ω b 一个 年代 e

d r e f 马克斯 d _ f w 马克斯

_ f w 一个 x 2 d _ f w 2

如果<年代p一个n class="inlineequation"> _ f w <

r e f _ f w

如果<年代p一个n class="inlineequation"> _ f w

r e f

对于负参考扭矩值,符号<年代p一个n class="inlineequation"> 和<年代p一个n class="inlineequation"> r e f 更新,并对方程进行相应的修改。

地点:

  • _ r e f 为产生参考转矩(安培)的估计最大电流。

  • 为估计最大电流(安培)的饱和值。

  • d _ 马克斯 是最大的d-轴相电流(峰值)(安培)。

  • _ 马克斯 是最大的问-轴相电流(峰值)(安培)。

  • T r e f 为参考扭矩(Nm)。

  • d r e f d与参考转矩和参考速度(安培)相对应的-轴电流分量。

  • r e f 问与参考转矩和参考速度(安培)相对应的-轴电流分量。

  • p 为电机极对的个数。

  • λ p 是永磁体磁链(韦伯)。

  • d _ t p 一个 d-轴相电流对应于MTPA(安培)。

  • _ t p 一个 问-轴相电流对应于MTPA(安培)。

  • l d d-轴绕组电感(亨利)。

  • l 问-轴绕组电感(亨利)。

  • 一个 x 为电机的最大相电流(峰值)(安培)。

  • v 一个 x 是提供给电机的最大基本线中性电压(峰值)(伏特)。

  • v d o d设在电压时<年代p一个n class="inlineequation"> d 是零(伏)。

  • v o 问设在电压时<年代p一个n class="inlineequation"> 是零(伏)。

  • ω e 为与定子电压频率相对应的电速(弧度/秒)。

  • d d设在电流(安培)。

  • 问设在电流(安培)。

  • d _ f w d-轴磁场减弱电流(安培)。

  • _ f w 问-轴磁场减弱电流(安培)。

  • ω b 一个 年代 e 为电机的机械基本速度(弧度/秒)。

港口

输入

全部展开

参考转矩输入值的块计算参考电流。

数据类型:||不动点

参考机械速度值,块为其计算参考电流。

数据类型:||不动点

输出

全部展开

参考d-轴相电流,可有效地产生输入转矩和转速值。

数据类型:||不动点

参考问-轴相电流,可有效地产生输入转矩和转速值。

数据类型:||不动点

参数

全部展开

永磁同步电机的类型基于永磁体的位置。

电机中可用的极对数目。

定子相绕组的电阻(欧姆)。

依赖关系

要启用该参数,请设置<年代trong class="guilabel">类型的电动机来室内永磁同步电动机.

定子绕组电感(亨利)沿d-旋转轴dq参考系。

定子绕组电感(亨利)沿问-旋转轴dq参考系。

依赖关系

要启用该参数,请设置<年代trong class="guilabel">类型的电动机来室内永磁同步电动机.

定子绕组和转子上的永磁体之间的磁通量连接(韦伯)。

电机的最大相电流限制(安培)。

直流母线电压(伏)

依赖关系

要启用该参数,请设置<年代trong class="guilabel">类型的电动机来室内永磁同步电动机.

块输入值的单位。

电机在弱磁场区外的额定电压、额定电流下的速度。

电流对应每单位1。我们建议您使用模拟数字转换器(ADC)检测到的最大电流作为基极电流。

依赖关系

要启用该参数,请设置<年代trong class="guilabel">输入信号的单位来单位(PU).

扭矩对应每单位1。看到<一个href="//www.tatmou.com/au/help/mcb/gs/per-unit-system.html" class="a">单位系统页以了解更多详情。

此参数不可配置,使用的值是通过其他参数内部计算的。

依赖关系

要显示该参数,请设置<年代trong class="guilabel">输入信号的单位来单位(PU).

参考文献

[1]玻色,现代电力电子和交流驱动器。普伦蒂斯霍尔,2001年。isbn - 0 - 13 - 016743 - 6。

[2]森本,重雄,真田正行,武田耀司。采用高性能电流调节器的内置永磁同步电动机的宽速度运行。IEEE工业应用汇刊,第30卷,第4期,1994年7月/ 8月,第920-926页。

[3]李,央。基于z源逆变器的永磁同步电机弱磁控制硕士论文,马凯特大学,e-Publications@Marquette, 2014年秋。

[4]布里兹,费尔南多,迈克尔·w·迪格纳和罗伯特·d·洛伦兹。“利用复杂矢量分析和设计当前监管机构。”IEEE工业应用学报,第36卷,第3期,2000年5月/ 6月,第817-825页。

[5]罗伯特·D·洛伦茨,托马斯·利波,唐纳德·w·诺维特尼。"感应电动机的运动控制"IEEE论文集,第82卷,第8期,1994年8月,第1215-1240页。

[6]布里兹,费尔南多等人。(感应电动机)弱磁场运行中的电流和磁通调节。IEEE工业应用学报,Vol. 37, Issue 1, Jan/Feb, 2001, pp. 42-50。

[7]TI应用笔记,“用于IPMSM电机驱动的带磁弱和MTPA的无传感器foc。”

扩展功能

C / c++代码生成
<年代p一个n class=" remove_bold add_font_color_general">使用Simulink®Coder™生成C和c++代码。金宝app

定点转换
<年代p一个n class=" remove_bold add_font_color_general">使用fixed-point Designer™设计和模拟定点系统。

介绍了R2020a