MTPA控制参考文献

计算参考电流，用于每个安培的最大扭矩（MTPA）和现场弱化操作

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电机控制块/控制/控制参考

描述

这MTPA控制参考文献阻止计算D.-axis和问：-AXIS参考电流值，用于每个安培的最大扭矩（MTPA）和现场弱化操作。计算的参考电流值导致永磁同步电动机（PMSM）的有效输出。

块接受参考扭矩和反馈机械速度，并输出相应的D.- 和问：-AXES参考MTPA和现场弱化操作的电流值。

块通过解决数学关系来计算参考电流值。计算使用SI单元系统。在使用每单位（PU）系统时，块将PU输入信号转换为SI单元以执行计算，并将它们转换回输出时的PU值。

这些方程描述了参考的计算D.-axis和问：-AXIS块的当前值：

PMSM的数学模型

这些模型方程描述了转子通量参考帧中PMSM的动态：

${V.}_{D.} = {一世}_{D.} {R.}_{S.} + \frac{D. {λ.}_{D.}}{D. T.} - {ω.}_{E.} {L.}_{问：} {一世}_{问：}$

${V.}_{问：} = {一世}_{问：} {R.}_{S.} + \frac{D. {λ.}_{问：}}{D. T.} + {ω.}_{E.} {L.}_{D.} {一世}_{D.} + {ω.}_{E.} {λ.}_{P. m}$

${λ.}_{D.} = {L.}_{D.} {一世}_{D.} + {λ.}_{P. m}$

${λ.}_{问：} = {L.}_{问：} {一世}_{问：}$

${T.}_{E.} = \frac{3.}{2} P. （ {λ.}_{P. m} {一世}_{问：} + （ {L.}_{D.} - {L.}_{问：} ） {一世}_{D.} {一世}_{问：} ）$

${T.}_{E.} - {T.}_{L.} = j \frac{D. {ω.}_{m}}{D. T.} + B. {ω.}_{m}$

在哪里：

${V.}_{D.}$ 是个D.- 轴电压（伏特）。
${V.}_{问：}$ 是个问：- 轴电压（伏特）。
${一世}_{D.}$ 是个D.-axis电流（安培）。
${一世}_{问：}$ 是个问：-axis电流（安培）。
${R.}_{S.}$ 定子相位绕组电阻（欧姆）。
${λ.}_{P. m}$ 是永磁磁通连杆（Weber）。
${λ.}_{D.}$ 是个D.-axis通量联系（Weber）。
${λ.}_{问：}$ 是个问：-axis通量联系（Weber）。
${ω.}_{E.}$ 是对应于定子电压（弧度/秒）的频率的电气速度。
${ω.}_{m}$ 转子机械速度（弧度/秒）。
${L.}_{D.}$ 是个D.-axis绕组电感（亨利）。
${L.}_{问：}$ 是个问：-axis绕组电感（亨利）。
${T.}_{E.}$ 是通过PMSM（NM）产生的机电扭矩。
${T.}_{L.}$ 是负载扭矩（nm）。
$P.$ 是电机对的数量。
$j$ 是惯性系数（kg-m2）。
$B.$ 是摩擦系数（kg-m2/ sec）。

基速

基准速度是额定电压和额定负载的最大电动机速度，外部弱化区域。这些等式描述了电动机基极速度的计算。

通过计算来定义逆变器电压约束D.-axis和问：-AXIS电压：

${V.}_{D. O.} = - {ω.}_{E.} {L.}_{问：} {一世}_{问：}$

${V.}_{问： O.} = {ω.}_{E.} （ {L.}_{D.} {一世}_{D.} + {λ.}_{P. m} ）$

${V.}_{m 一种 X} = \frac{{V.}_{D. C}}{\sqrt{3.}} - {R.}_{S.} {一世}_{m 一种 X} \geq \sqrt{{V.}_{D. O.}^{2} + {V.}_{问： O.}^{2}}$

当前限制圆定义当前约束，可被视为：

${一世}_{m 一种 X}^{2} = {一世}_{D.}^{2} + {一世}_{问：}^{2}$

在前面的等式中， ${一世}_{D.}$ 表面PMSMS为零。室内PMSMS，值 ${一世}_{D.}$ 和 ${一世}_{问：}$ 考虑对应于MTPA。

使用前面的关系，我们可以将基本速度计算为：

${ω.}_{B. 一种 S. E.} = \frac{1}{P.} \cdot \frac{{V.}_{m 一种 X}}{\sqrt{{（ {L.}_{问：} {一世}_{问：} ）}^{2} + {（ {L.}_{D.} {一世}_{D.} + {λ.}_{P. m} ）}^{2}}}$

在哪里：

${ω.}_{E.}$ 是对应于定子电压（弧度/秒）的频率的电气速度。
${ω.}_{B. 一种 S. E.}$ 是电机的机械基速（弧度/秒）。
${一世}_{D.}$ 是个D.-axis电流（安培）。
${一世}_{问：}$ 是个问：-axis电流（安培）。
${V.}_{D. O.}$ 是个D.-AXIS电压 ${一世}_{D.}$ 是零（伏特）。
${V.}_{问： O.}$ 是个问：-AXIS电压 ${一世}_{问：}$ 是零（伏特）。
${L.}_{D.}$ 是个D.-axis绕组电感（亨利）。
${L.}_{问：}$ 是个问：-axis绕组电感（亨利）。
${R.}_{S.}$ 定子相位绕组电阻（欧姆）。
${λ.}_{P. m}$ 是永磁磁通连杆（Weber）。
${V.}_{D.}$ 是个D.- 轴电压（伏特）。
${V.}_{问：}$ 是个问：- 轴电压（伏特）。
${V.}_{m 一种 X}$ 是提供给电机（伏特）的中性电压（峰值）的最大基线。
${V.}_{D. C}$ 是否提供给变频器（伏特）的直流电压。
${一世}_{m 一种 X}$ 是电动机（安培）的最大相电流（峰值）。
$P.$ 是电机对的数量。

表面PMSM

对于表面PMSM，您可以通过使用零来实现最大扭矩D.- 当电机低于基准速度时的轴电流。用于现场弱化操作，参考D.- 通过这些等式定义的恒压 - 常数功率控制（CVCP）算法来计算-AXIS电流：

如果 ${ω.}_{m} \leq. {ω.}_{B. 一种 S. E.}$ ：

${一世}_{D._m T. P. 一种} = 0.$
${一世}_{问：_m T. P. 一种} = \frac{{T.}^{R. E. F}}{\frac{3.}{2} \cdot P. \cdot {λ.}_{P. m}}$
${一世}_{D._S. 一种 T.} = {一世}_{D._m T. P. 一种} = 0.$
${一世}_{问：_S. 一种 T.} = 星期六（ {一世}_{问：_m T. P. 一种} 那 {一世}_{最大限度} ）$

如果 ${ω.}_{m} > {ω.}_{B. 一种 S. E.}$ ：

${一世}_{D._F W.} = \frac{（ {ω.}_{E._B. 一种 S. E.} - {ω.}_{E.} ） {λ.}_{P. m}}{{ω.}_{E.} {L.}_{D.}}$
${一世}_{D._S. 一种 T.} = 最大限度（ {一世}_{D._F W.} 那 - {一世}_{最大限度} ）$
${一世}_{问：_F W.} = \frac{{T.}^{R. E. F}}{\frac{3.}{2} \cdot P. \cdot {λ.}_{P. m}}$
${一世}_{问：_L. 一世 m} = \sqrt{{一世}_{m 一种 X}^{2} - {一世}_{D._S. 一种 T.}^{2}}$
${一世}_{问：_S. 一种 T.} = 星期六（ {一世}_{问：_F W.} 那 {一世}_{问：_林} ）$

用于计算的饱和函数 ${一世}_{问：_S. 一种 T.}$ 如下所述：

如果 ${一世}_{问：_F W.} < - {一世}_{问：_L. 一世 m}$ 那

${一世}_{问：_S. 一种 T.} = - {一世}_{问：_L. 一世 m}$

如果 ${一世}_{问：_F W.} > {一世}_{问：_L. 一世 m}$ 那

${一世}_{问：_S. 一种 T.} = {一世}_{问：_L. 一世 m}$

如果 $- {一世}_{问：_L. 一世 m} \leq. {一世}_{问：_F W.} \geq {一世}_{问：_L. 一世 m}$ 那

${一世}_{问：_S. 一种 T.} = {一世}_{问：_F W.}$

块输出以下值：

${一世}_{D.}^{R. E. F} = {一世}_{D._S. 一种 T.}$

${一世}_{问：}^{R. E. F} = {一世}_{问：_S. 一种 T.}$

在哪里：

${ω.}_{E.}$ 是对应于定子电压（弧度/秒）的频率的电气速度。
${ω.}_{m}$ 转子机械速度（弧度/秒）。
${ω.}_{B. 一种 S. E.}$ 是电机的机械基速（弧度/秒）。
${ω.}_{E._B. 一种 S. E.}$ 是电动机的电气基速度（弧度/秒）。
${一世}_{D._m T. P. 一种}$ 是个D.-AXIS相电流对应于MTPA（安培）。
${一世}_{问：_m T. P. 一种}$ 是个问：-AXIS相电流对应于MTPA（安培）。
${T.}^{R. E. F}$ 是参考扭矩（nm）。
$P.$ 是电机对的数量。
${λ.}_{P. m}$ 是永磁磁通连杆（Weber）。
${一世}_{D._F W.}$ 是个D.-AXIS场弱化电流（安培）。
${一世}_{问：_F W.}$ 是个问：-AXIS场弱化电流（安培）。
${L.}_{D.}$ 是个D.-axis绕组电感（亨利）。
${一世}_{m 一种 X}$ 是电动机（安培）的最大相电流（峰值）。
${一世}_{D._S. 一种 T.}$ 是个D.-AXIS饱和电流（安培）。
${一世}_{问：_S. 一种 T.}$ 是个问：-AXIS饱和电流（安培）。
${一世}_{D.}^{R. E. F}$ 是个D.-AXIS电流对应于参考扭矩和参考速度（安培）。
${一世}_{问：}^{R. E. F}$ 是个问：-AXIS电流对应于参考扭矩和参考速度（安培）。

内部PMSM

对于内部PMSM，您可以通过计算来实现最大扭矩D.-axis和问：- 来自扭矩方程的基准电流。用于现场弱化操作，参考D.- 通过电压和电流有限的最大扭矩控制（VCLMT）算法来计算XIS电流。

MTPA和现场弱化操作的参考电流由这些等式定义：

${一世}_{m_R. E. F} = \frac{2 \cdot {T.}^{R. E. F}}{3. \cdot P. \cdot {λ.}_{P. m}}$

${一世}_{m} = 最大限度（ {一世}_{m_R. E. F} 那 {一世}_{最大限度} ）$

${一世}_{D._m T. P. 一种} = \frac{{λ.}_{P. m}}{4. （ {L.}_{问：} - {L.}_{D.} ）} - \sqrt{\frac{{λ.}_{P. m}^{2}}{16. {（ {L.}_{问：} - {L.}_{D.} ）}^{2}} + \frac{{一世}_{m}^{2}}{2}}$

${一世}_{问：_m T. P. 一种} = \sqrt{{一世}_{m}^{2} - {（ {一世}_{D._m T. P. 一种} ）}^{2}}$

${V.}_{D. O.} = - {ω.}_{E.} {L.}_{问：} {一世}_{问：}$

${V.}_{问： O.} = {ω.}_{E.} （ {L.}_{D.} {一世}_{D.} + {λ.}_{P. m} ）$

${V.}_{D. O.}^{2} + {V.}_{问： O.}^{2} = {V.}_{最大限度}^{2}$

${（ {L.}_{问：} {一世}_{问：} ）}^{2} + {（ {L.}_{D.} {一世}_{D.} + {λ.}_{P. m} ）}^{2} \leq. \frac{{V.}_{m 一种 X}^{2}}{{ω.}_{E.}^{2}}$

${一世}_{问：} = \sqrt{{一世}_{m 一种 X}^{2} - {一世}_{D.}^{2}}$

$（ {L.}_{D.}^{2} - {L.}_{问：}^{2} ） {一世}_{D.}^{2} + 2 {λ.}_{P. m} {L.}_{D.} {一世}_{D.} + {λ.}_{P. m}^{2} + {L.}_{问：}^{2} {一世}_{m 一种 X}^{2} - \frac{{V.}_{m 一种 X}^{2}}{{ω.}_{E.}^{2}} = 0.$

${一世}_{D._F W.} = \frac{- {λ.}_{P. m} {L.}_{D.} + \sqrt{{（ {λ.}_{P. m} {L.}_{D.} ）}^{2} - （ {L.}_{D.}^{2} - {L.}_{问：}^{2} ）（ {λ.}_{P. m}^{2} + {L.}_{问：}^{2} {一世}_{m 一种 X}^{2} - \frac{{V.}_{m 一种 X}^{2}}{{ω.}_{E.}^{2}} ）}}{（ {L.}_{D.}^{2} - {L.}_{问：}^{2} ）}$

${一世}_{问：_F W.} = \sqrt{{一世}_{m 一种 X}^{2} - {一世}_{D._F W.}^{2}}$

如果 ${ω.}_{m} \leq. {ω.}_{B. 一种 S. E.}$ 那

${一世}_{D.}^{R. E. F} = {一世}_{D._m T. P. 一种}$

${一世}_{问：}^{R. E. F} = {一世}_{问：_m T. P. 一种}$

如果 ${ω.}_{m} > {ω.}_{B. 一种 S. E.}$ 那

${一世}_{D.}^{R. E. F} = 最大限度（ {一世}_{D._F W.} 那 - {一世}_{最大限度} ）$

${一世}_{问：_F W.} = \sqrt{{一世}_{m 一种 X}^{2} - {一世}_{D._F W.}^{2}}$

如果 ${一世}_{问：_F W.} < {一世}_{m}$ 那

${一世}_{问：}^{R. E. F} = {一世}_{问：_F W.}$

如果 ${一世}_{问：_F W.} \geq {一世}_{m}$ 那

${一世}_{问：}^{R. E. F} = {一世}_{m}$

对于负参考扭矩值，标志 ${一世}_{m}$ 和 ${一世}_{问：}^{R. E. F}$ 已更新，等式进行相应修改。

在哪里：

${一世}_{m_R. E. F}$ 估计产生参考扭矩（安培）的最大电流。
${一世}_{m}$ 是估计最大电流（安培）的饱和值。
${一世}_{D._最大限度}$ 是最大值D.-AXIS相电流（峰值）（坐垫）。
${一世}_{问：_最大限度}$ 是最大值问：-AXIS相电流（峰值）（坐垫）。
${T.}^{R. E. F}$ 是参考扭矩（nm）。
${一世}_{D.}^{R. E. F}$ 是个D.- 对应于参考扭矩和参考速度（安培）的轴的电流分量。
${一世}_{问：}^{R. E. F}$ 是个问：- 对应于参考扭矩和参考速度（安培）的轴的电流分量。
$P.$ 是电机对的数量。
${λ.}_{P. m}$ 是永磁磁通连杆（Weber）。
${一世}_{D._m T. P. 一种}$ 是个D.-AXIS相电流对应于MTPA（安培）。
${一世}_{问：_m T. P. 一种}$ 是个问：-AXIS相电流对应于MTPA（安培）。
${L.}_{D.}$ 是个D.-axis绕组电感（亨利）。
${L.}_{问：}$ 是个问：-axis绕组电感（亨利）。
${一世}_{m 一种 X}$ 是电动机（安培）的最大相电流（峰值）。
${V.}_{m 一种 X}$ 是提供给电机（伏特）的中性电压（峰值）的最大基线。
${V.}_{D. O.}$ 是个D.-AXIS电压 ${一世}_{D.}$ 是零（伏特）。
${V.}_{问： O.}$ 是个问：-AXIS电压 ${一世}_{问：}$ 是零（伏特）。
${ω.}_{E.}$ 是对应于定子电压（弧度/秒）的频率的电气速度。
${一世}_{D.}$ 是个D.-axis电流（安培）。
${一世}_{问：}$ 是个问：-axis电流（安培）。
${一世}_{D._F W.}$ 是个D.-AXIS场弱化电流（安培）。
${一世}_{问：_F W.}$ 是个问：-AXIS场弱化电流（安培）。
${ω.}_{B. 一种 S. E.}$ 是电机的机械基速（弧度/秒）。

港口

输入

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`T.裁判`- 参考扭矩值标量子

块计算参考电流的参考扭矩输入值。

数据类型：单身的|双倍的|固定点

`⍵m`- 机械速度标量子

块计算参考电流的参考机械速度值。

数据类型：单身的|双倍的|固定点

输出

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`一世D.^裁判`- 参考D.-AXIS电流标量子

参考D.-AXIS相电流，可以有效地产生输入扭矩和速度值。

数据类型：单身的|双倍的|固定点

`一世问：^裁判`- 参考问：-AXIS电流标量子

参考问：-AXIS相电流，可以有效地产生输入扭矩和速度值。

数据类型：单身的|双倍的|固定点

参数

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`电机类型`- PMSM的类型`内部PMSM`（默认）|表面PMSM

基于永磁体的位置的PMSM型。

`杆对数`- 可用杆对数`4.`（默认）|标量子

电机中可用的杆对数。

`每相的定子抗性（欧姆）`- 定子相位绕组的电阻（欧姆）`0.36`（默认）|标量子

定子相绕组（欧姆）的电阻。

依赖性

启用此参数，设置电机类型至内部PMSM。

`定子D轴电感（H）`-D.-AXIS定子绕组电感`0.2E-3`（默认）|标量子

定子绕组电感（亨利）沿着D.- 旋转的轴DQ.参考范围。

`定子Q轴电感（H）`-问：-AXIS定子绕组电感`0.4E-3`（默认）|标量子

定子绕组电感（亨利）沿着问：- 旋转的轴DQ.参考范围。

依赖性

启用此参数，设置电机类型至内部PMSM。

`永磁磁通连杆（WB）`- 永磁体的磁通量连杆`6.4E-3`（默认）|标量子

转子（WEBER）上的定子绕组和永磁体之间的磁通量连杆。

`最大电流（a）`- 电机（安培）的最大相电流限制`7.1.`（默认）|标量子

电机（安培）的最大相电流限制。

`直流电压（V）`- 直流母线电压（伏特）`24.`（默认）|标量子

直流母线电压（伏特）

依赖性

启用此参数，设置电机类型至内部PMSM。

`输入信号单元`- 块输入值的单位`每单位（PU）`（默认）|SI单位

块输入值的单位。

`基速（RPM）`- 电机基速（RPM）`4107.`（默认）|标量子

电动机的速度在额定电压和额定电流外部弱化区域外。

`基本电流（a）`- 单位转换的基本电流（安培）`19.3`（默认）|标量子

电流对应于每单位1。我们建议您使用模数转换器（ADC）检测到的最大电流作为基本电流。

依赖性

启用此参数，设置输入信号单元至每单位（PU）。

`基扭矩（NM）`- 单位转换的基扭矩（nm）`0.74112`（默认）|标量子

扭矩对应于每单位1的1。看<一种href="//www.tatmou.com/de/help/mcb/gs/per-unit-system.html" class="a">每单位系统页面以获取更多详细信息。

此参数不可配置，并使用使用其他参数内部计算的值。

依赖性

要显示此参数，请设置输入信号单元至每单位（PU）。

模型例子

PMSM的现场弱化控制（用MTPA）

实现面向现场的控制（FOC）技术，以控制三相永磁同步电动机（PMSM）的扭矩和速度。FOC算法需要转子位置反馈，该转子位置反馈由正交编码器传感器获得。有关FOC的详细信息，请参阅面向现场的控制（FOC）。

参考

[1]B. Bose，现代电力电子和交流驱动器。Prentice Hall，2001. ISBN-0-13-016743-6。

[2]Morimoto，Shigeo，Masayuka Sanada和Yoji Takeda。“具有高性能电流稳压器的内部永磁同步电动机的宽速操作”。IEEE行业应用的交易，Vol。30，第4款，1994年7月/ 8月，第920-926页。

[3]李，缪阳。“基于Z源逆变器的永磁同步电动机的磁通弱控制。”硕士论文，马奎特大学，E-Publications @ Marquette，2014年秋季。

[4]Breiz，Fernando，Michael W. Degner和Robert D. Lorenz。“使用复杂向量的当前调节器的分析与设计。”IEEE行业应用的交易，Vol。36，第3期，五月/ 6月，PP。817-825。

[5]Lorenz，Robert D.，Thomas Lipo和Donald W. Novotny。“带感应电机的运动控制。”IEEE的诉讼程序，卷。82，第8版，1994年8月，第1215-1240。

[6]Breiz，Fernando等。“现场弱化操作中的电流和通量调节[感应电机]。”IEEE行业应用的交易，Vol。37，第1期，1月/ 2月2001年，第42-50页。

[7]TI Application Note，“无传感器 - FOC，用于IPMSM电机驱动器的磁通弱化和MTPA。”

MTPA控制参考文献

描述

PMSM的数学模型

基速

表面PMSM

内部PMSM

港口

输入

T.裁判- 参考扭矩值标量子

⍵m- 机械速度标量子

输出

一世D.裁判- 参考D.-AXIS电流标量子

一世问：裁判- 参考问：-AXIS电流标量子

参数

电机类型- PMSM的类型内部PMSM（默认）|表面PMSM

杆对数- 可用杆对数4.（默认）|标量子

每相的定子抗性（欧姆）- 定子相位绕组的电阻（欧姆）0.36（默认）|标量子

依赖性

定子D轴电感（H）-D.-AXIS定子绕组电感0.2E-3（默认）|标量子

定子Q轴电感（H）-问：-AXIS定子绕组电感0.4E-3（默认）|标量子

依赖性

永磁磁通连杆（WB）- 永磁体的磁通量连杆6.4E-3（默认）|标量子

最大电流（a）- 电机（安培）的最大相电流限制7.1.（默认）|标量子

直流电压（V）- 直流母线电压（伏特）24.（默认）|标量子

依赖性

输入信号单元- 块输入值的单位每单位（PU）（默认）|SI单位

基速（RPM）- 电机基速（RPM）4107.（默认）|标量子

基本电流（a）- 单位转换的基本电流（安培）19.3（默认）|标量子

依赖性

基扭矩（NM）- 单位转换的基扭矩（nm）0.74112（默认）|标量子

依赖性

模型例子

PMSM的现场弱化控制（用MTPA）

参考

扩展能力

C / C ++代码生成使用Simulink®Coder™生成C和C ++代码。金宝app

定点转换使用固定点设计器™设计和模拟定点系统。

也可以看看

话题

电机控制块集文档

金宝app

无刷直流电机控制简介

`T.裁判`- 参考扭矩值标量子

`⍵m`- 机械速度标量子

`一世D.^裁判`- 参考D.-AXIS电流标量子

`一世问：^裁判`- 参考问：-AXIS电流标量子

`电机类型`- PMSM的类型`内部PMSM`（默认）|表面PMSM

`杆对数`- 可用杆对数`4.`（默认）|标量子

`每相的定子抗性（欧姆）`- 定子相位绕组的电阻（欧姆）`0.36`（默认）|标量子

`定子D轴电感（H）`-D.-AXIS定子绕组电感`0.2E-3`（默认）|标量子

`定子Q轴电感（H）`-问：-AXIS定子绕组电感`0.4E-3`（默认）|标量子

`永磁磁通连杆（WB）`- 永磁体的磁通量连杆`6.4E-3`（默认）|标量子

`最大电流（a）`- 电机（安培）的最大相电流限制`7.1.`（默认）|标量子

`直流电压（V）`- 直流母线电压（伏特）`24.`（默认）|标量子

`输入信号单元`- 块输入值的单位`每单位（PU）`（默认）|SI单位

`基速（RPM）`- 电机基速（RPM）`4107.`（默认）|标量子

`基本电流（a）`- 单位转换的基本电流（安培）`19.3`（默认）|标量子

`基扭矩（NM）`- 单位转换的基扭矩（nm）`0.74112`（默认）|标量子