永磁同步电机电流控制器

离散永磁同步电机电流控制器

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Simscape /电气/控制/ PMSM控制

描述

的永磁同步电机电流控制器块在转子中实现了基于pi的离散永磁同步电机(PMSM)电流控制器d-问参考系。

您通常在组成控制结构的一系列块中使用此块。

您可以在d-q帧中生成一个当前引用，用作此块的输入永磁同步电机电流参考发电机．
您可以通过将该块的输出转换为一个abc域中的参考电压Park反变换块。

中可以看到完整控制结构的示例，从机器测量到机器输入永磁同步电机磁场定向控制块。

方程

由于块体的一阶简单性和稳定性，采用后向欧拉方法进行离散。

在转子参考系中实现的两个PI电流控制器产生参考电压矢量:

$v_{d}^{r e f} ＝（ K_{p ＿我 d} + K_{我＿我 d} \frac{T_{年代} z}{z - 1} ）（我_{d}^{r e f} - 我_{d} ） + v_{d ＿ F F} ，$

而且

$v_{问}^{r e f} ＝（ K_{p ＿我问} + K_{我＿我问} \frac{T_{年代} z}{z - 1} ）（我_{问}^{r e f} - 我_{问} ） + v_{问＿ F F} ，$

地点:

$v_{d}^{r e f}$ 而且 $v_{问}^{r e f}$ 是d设在和问-轴参考电压。
$我_{d}^{r e f}$ 而且 $我_{问}^{r e f}$ 是d设在和问-轴参考电流。
$我_{d}$ 而且 $我_{问}$ 是d设在和问-轴电流。
K_{p_id}而且K_{p_iq}是按比例获得的吗d设在和问-轴控制器。
K_{i_id}而且K_{i_iq}积分收益是d设在和问-轴控制器。
v_{d_FF}而且v_{q_FF}前馈电压是否为d设在和问-轴分别从机器数学方程中获得，并作为输入提供。
T_年代为离散控制器的采样时间。

零取消

采用PI控制会导致闭环传递函数为零，从而导致闭环响应出现不希望出现的超调。这个零可以通过在前馈路径中引入零抵消块来抵消。离散时间的零抵消传递函数为:

$G_{Z C ＿我 d} （ z ）＝ \frac{\frac{T_{年代} K_{我＿我 d}}{K_{p ＿我 d}}}{z + （ \frac{T_{年代} - \frac{K_{p ＿我 d}}{K_{我＿我 d}}}{\frac{K_{p ＿我 d}}{K_{我＿我 d}}} ）} ，$

而且

$G_{Z C ＿我问} （ z ）＝ \frac{\frac{T_{年代} K_{我＿我问}}{K_{p ＿我问}}}{z + （ \frac{T_{年代} - \frac{K_{p ＿我问}}{K_{我＿我问}}}{\frac{K_{p ＿我问}}{K_{我＿我问}}} ）} ．$

电压饱和

当定子电压矢量超过电压相位限制时，必须施加饱和V_{ph_max}：

$\sqrt{v_{d}^{2} + v_{问}^{2}} \leq V_{p h ＿米一个 x} ，$

在哪里v_d而且v_问是d设在和问-轴电压，分别。

在轴优先级的情况下，电压v₁而且v₂，其中:

v₁= v_d而且v₂= v_问为d设在优先级。
v₁= v_问而且v₂= v_d为问设在优先级。

受约束(饱和)电压 $v_{1}^{年代一个 t}$ 而且 $v_{2}^{年代一个 t}$ 得到如下:

$v_{1}^{年代一个 t} ＝最小值（马克斯（ v_{1}^{u n 年代一个 t} ， - V_{p h ＿米一个 x} ）， V_{p h ＿米一个 x} ）$

而且

$v_{2}^{年代一个 t} ＝最小值（马克斯（ v_{2}^{u n 年代一个 t} ， - V_{2 ＿米一个 x} ）， V_{2 ＿米一个 x} ），$

地点:

$v_{1}^{u n 年代一个 t}$ 而且 $v_{2}^{u n 年代一个 t}$ 为无约束(不饱和)电压。
v_{2 _max}的最大值是v₂即不超过电压相限，由 $v_{2 ＿米一个 x} ＝ \sqrt{{（ V_{p h ＿米一个 x} ）}^{2} - {（ v_{1}^{年代一个 t} ）}^{2}} ．$

在正轴和正交轴具有相同优先级(d-q等价)的情况下，约束电压得到如下:

$v_{d}^{年代一个 t} ＝最小值（马克斯（ v_{d}^{u n 年代一个 t} ， - V_{d ＿米一个 x} ）， V_{d ＿米一个 x} ）$

而且

$v_{问}^{年代一个 t} ＝最小值（马克斯（ v_{问}^{u n 年代一个 t} ， - V_{问＿米一个 x} ）， V_{问＿米一个 x} ），$

在哪里

$V_{d ＿米一个 x} ＝ \frac{V_{p h ＿米一个 x} | v_{d}^{u n 年代一个 t} |}{\sqrt{{（ v_{d}^{u n 年代一个 t} ）}^{2} + {（ v_{问}^{u n 年代一个 t} ）}^{2}}}$

而且

$V_{问＿米一个 x} ＝ \frac{V_{p h ＿米一个 x} | v_{问}^{u n 年代一个 t} |}{\sqrt{{（ v_{d}^{u n 年代一个 t} ）}^{2} + {（ v_{问}^{u n 年代一个 t} ）}^{2}}} ．$

积分Anti-Windup

为避免积分器输出饱和，采用了反清盘机制。在这种情况下，积分器增益为:

$K_{我＿我 d} + K_{一个 w ＿我 d} （ v_{d}^{年代一个 t} - v_{d}^{u n 年代一个 t} ）$

而且

$K_{我＿我问} + K_{一个 w ＿我问} （ v_{问}^{年代一个 t} - v_{问}^{u n 年代一个 t} ），$

在哪里K_{aw_id}而且K_{aw_iq}反清盘的收益为d设在和问分别设在。

假设

直轴和交轴的植物模型可以近似为一阶系统。
此控制方案仅用于具有正弦磁通分布和磁场绕组的永磁同步电机。

港口

输入

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`idqRef`-参考电流
向量

想要的d- - -问用于控制PMSM的-轴电流，在a。

数据类型:单|双

`容器`-测量电流
向量

实际d- - -问被控PMSM的-轴电流，单位为A。

数据类型:单|双

`vdqFF`—前馈电压
向量

前馈预控电压，单位V。

数据类型:单|双

`VphMax`-最大相位电压
标量

每相允许的最大电压，单位V。

数据类型:单|双

`重置`-外部复位
标量

积分器的外部复位信号(上升边)。

数据类型:单|双

输出

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`vdqRef`-参考电压
向量

想要的d- - -问用于控制PMSM的-轴电压，用V表示。

数据类型:单|双

参数

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控制参数

`d轴电流比例增益`- d轴比例增益
`1`(默认)|正数

PI控制器的比例增益用于直轴电流控制。

`d轴电流积分增益`- d轴积分增益
`One hundred.`(默认)|正数

PI控制器的积分器增益，用于直轴电流控制。

`d轴电流反绕组增益`- d轴防上紧增益
`1`(默认)|正数

PI控制器的防绕组增益用于直轴电流控制。

`q轴电流比例增益`- q轴比例增益
`1`(默认)|正数

用于四轴电流控制的PI控制器的比例增益。

`q轴电流积分增益`- q轴积分增益
`One hundred.`(默认)|正数

PI控制器的积分器增益，用于四轴电流控制。

`q轴电流反绕组增益`- q轴反上紧增益
`1`(默认)|正数

PI控制器的防绕组增益，用于四轴电流控制。

`采样时间(继承的为-1)`-分段采样时间
`－1`(默认)|`－1`或者正数

块的采样时间(-1表示继承)。如果您在触发的子系统中使用此块，请将采样时间设置为-1。如果在连续变步长模型中使用此块，则可以显式地指定采样时间。

`轴优先级`-电压限制器的轴优先级
`q-axis`(默认)|`d-axis`|`dq等价`

优先级或保持之间的比例d- - -问当块限制电压时，-轴。

`启用零抵消`-前馈零抵消
`从`(默认)|`在`

启用或禁用前馈路径上的零抵消。

`开启预控电压`-预控电压
`在`(默认)|`从`

启用或禁用预控电压。

模型的例子

同步磁阻电机速度控制

在基于同步磁阻电机(SynRM)的电驱动中控制转子角速度。高压电池通过可控三相转换器为SynRM供电。理想的扭矩源提供负载。控制子系统包括一个多速率pi级联控制结构。控制结构有一个外部角速度控制环和两个内部电流控制环。可视化子系统包含允许您查看模拟结果的范围。

开放模式

参考文献

[1]贝尔纳斯，T, V. F.蒙塔格纳，H. A. Gründling，和H.皮涅罗。永磁同步电机无传感器矢量控制的离散滑模观测器。IEEE工业电子学汇刊。Vol. 61, no . 4, 2014, pp. 1679-1691。

[2]卡皮亚克，S.和C.拉扎尔。基于永磁同步电机的汽车牵引驱动的快速实时约束预测电流控制。IEEE交通电气化汇刊。Vol.1, no . 4, 2015, pp. 326-335。

永磁同步电机电流控制器

描述

方程

零取消