从系列:基于Simulink的永磁同步电机磁场定向控制金宝app
Melda Ulusoy, MathWorks
在这个视频中,我们演示了如何使用电机控制模块和参考例子包括在产品作为起点,设计和实现面向磁场的表面贴装和内部永磁同步电机(PMSM)的控制算法。我们将重点放在桌面模拟作为一种测试和验证算法设计的方法。然后您可以重用相同的模型来生成和部署嵌入式代码。
在这个视频中,我们将看到如何使用电机控制模块来实现无刷PMSM电机的磁场定向控制,我们在这里看到的。该模型是电机控制模块的参考应用程序之一。它配置了变体,因此我们可以使用这个模型来模拟和生成代码。这本质上让我们使用相同的模型来模拟针对逆变器和电机模型的磁场定向控制算法,并生成代码来对微控制器进行编程。此外,该模型还采用了三种不同的方法对逆变器进行建模。在第一个选项中,我们使用电机控制模块集的平均值逆变器模块进行低保真仿真。另一个选择,我们可以使用Simscape电气模型在逆变器中的理想开关。选择第三种方案,我们就可以使用Simscape Electrical对多电平转换器进行建模。
让我们快速浏览一下模型中不同的子系统。在串行接收中,我们从主机模型获得通过串行端口发送的数据。这些数据决定了所需的电机速度,如果PWM占空比将是非零,以允许电机旋转。在速度控制子系统中,我们有一个控制转子速度的微控制器。它输出Iq参考。由于我们对表面贴装式永磁同步电机实现了面向磁场的控制,所以将Id参考设为零。在当前的控制子系统中,我们获取传感器读数并实现面向场的控制以及PWM写入驱动器。我们来看看这个子系统下面有什么。这里,我们正在处理电流,位置和速度的测量。在这个子系统中,我们正在使用我们在这里看到的由电机控制模块集提供的模块将正交编码器读数转换为位置和速度。
在控制系统子系统中,我们使用Clarke、Park、Inverse Park和空间矢量发生器实现了面向场的控制算法,并对Id和Iq环采用piccontroller。我们还使用了正弦和余弦查找块,它可以有效地在微控制器上部署查找。这里,我们在微控制器上有PWM写的驱动块。注意,这些块来自C2000处理器的嵌入式编码器支持包。金宝app
最后,为了验证我们的算法和仿真,我们建立了逆变器和电机工厂模型。我们之前提到的三个变体为我们提供了不同的电机和逆变器建模选项。这一个是平均值实现与电机控制块集。这里我们使用平均逆变器和表面贴装PMSM块。让我们也看看Simscape Electrical的实现。在逆变器子系统中,这一次我们将在实现理想开关的第二种变体下进行研究。在这里,我们使用了来自Simscape electric的PMSM模块以及从PWM获取开关脉冲的转换器。方块对话框让我们选择开关设备。在这里,我们使用理想的开关,但其他选项也可用,如使用IGBT或mosfet进行高保真建模。最后,在这里的第三个选项中,我们正在建模多电平转换器。
现在我们谈到了这个模型,让我们模拟它并查看一些结果。为此,我们按Run。该模型正在编译和模拟。结果现在可用。在我们查看它们之前,我们还通过从电机控制块集中使用低保真植物模型进行模拟,我们使用平均值逆变器。我们现在可以打开数据检查器并查看仿真结果。
让我们比较速度,智商,a相电压和a相电流看到的电机和空间矢量调制信号这两次运行。在第一个图中,我们看到速度参考是红色的,并且在运行之间没有变化。黄色和蓝色的速度反馈信号看起来非常接近两个运行。下一个情节展示了智商参考和智商反馈。我们看到了开关对智商反馈的影响用黄色表示。在第三和第四幅图中,我们分别看到电机看到的a相电压和a相电流。这是这些信号的特写图。黄色的信号显示了逆变器切换的效果,我们使用Simscape Electrical建模和仿真。最后,这些是已知的占空比调制信号,其特征形状是我们通过空间矢量调制得到的。当我们放大时,我们看到两次运行之间的结果看起来非常相似。 Note that you can log any signal of interest in your model and run more simulations to check the performance of your controller by running different test cases. Once you're satisfied with the performance, you can move on to implementing your algorithm on嵌入式单片机。视频到此结束。
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