主要内容

该项目的控制参考

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-axis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。

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 是对应于定子电压(弧度/秒)的频率的电气速度。

  • 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 是电机对的数量。

  • J 是惯性系数(kg-m<年代up>2)。

  • B 是摩擦系数(kg-m<年代up>2/ sec)。

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-axis和问-AXIS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

当前限制圆定义当前约束,可被视为:

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。

使用前面的关系,我们可以将基本速度计算为:

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 是对应于定子电压(弧度/秒)的频率的电气速度。

  • 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 是否提供给变频器(伏特)的直流电压。

  • 一个 x 是电动机(安培)的最大相电流(峰值)。

  • p 是电机对的数量。

表面永磁同步电动机

对于表面PMSM,您可以通过使用零来实现最大扭矩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 最大限度

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 最大限度 d _ f w 最大限度

  • _ 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

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 是对应于定子电压(弧度/秒)的频率的电气速度。

  • 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 是电动机的电气基速度(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 是参考扭矩(nm)。

  • p 是电机对的数量。

  • λ. p 是永磁体磁链(韦伯)。

  • d _ f w d-AXIS场弱化电流(安培)。

  • _ f w 问-AXIS场弱化电流(安培)。

  • l d d-轴绕组电感(亨利)。

  • 一个 x 是电动机(安培)的最大相电流(峰值)。

  • d _ 年代 一个 t d-AXIS饱和电流(安培)。

  • _ 年代 一个 t 问-AXIS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

对于内部PMSM,您可以通过计算来实现最大扭矩d-axis和问-轴参考电流从扭矩方程。对于弱磁场操作,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

最大限度 _ r e f 最大限度

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 最大限度 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 最大限度 d _ f w 最大限度

_ 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。

  • 是估计最大电流(安培)的饱和值。

  • d _ 最大限度 是最大的d-轴相电流(峰值)(安培)。

  • _ 最大限度 是最大的问-轴相电流(峰值)(安培)。

  • T r e f 是参考扭矩(nm)。

  • d r e f d- 对应于参考扭矩和参考速度(安培)的轴的电流分量。

  • r e f 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 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 是电动机(安培)的最大相电流(峰值)。

  • 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 是对应于定子电压(弧度/秒)的频率的电气速度。

  • d d设在电流(安培)。

  • 问设在电流(安培)。

  • d _ f w d-AXIS场弱化电流(安培)。

  • _ f w 问-AXIS场弱化电流(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:|双倍的|不动点

块计算参考电流的参考机械速度值。

数据类型:|双倍的|不动点

输出

全部展开

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:|双倍的|不动点

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:|双倍的|不动点

参数

全部展开

基于永磁体的位置的PMSM型。

电机中可用的极对数目。

定子相绕组(欧姆)的电阻。

依赖关系

启用此参数,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)沿着d-旋转轴dq参考范围。

定子绕组电感(亨利)沿着问-旋转轴dq参考范围。

依赖关系

启用此参数,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(伏特)

依赖关系

启用此参数,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。

电动机的速度在额定电压和额定电流外部弱化区域外。

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。

依赖关系

启用此参数,设置<年代trong class="guilabel">输入信号的单位来每单位(PU).

扭矩对应于每单位1的1。看<一个href="//www.tatmou.com/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,并使用使用其他参数内部计算的值。

依赖关系

要显示该参数,请设置<年代trong class="guilabel">输入信号的单位来每单位(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]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">使用固定点设计器™设计和模拟定点系统。

介绍了R2020a