永磁同步电动机电流控制器

离散时间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

的永磁同步电动机电流控制器块实现了一种基于pi的离散时间永磁同步电机(PMSM)转子电流控制器d-问参考系。

通常在组成控制结构的一系列块中使用此块。

你可以在d-q帧中生成一个当前引用，作为这个块的输入永磁同步电机电流基准发生器．
您可以获得一个电压参考在abc域通过转换输出块使用公园里叶反变换块。

您可以看到一个完整的控制结构的例子，从机器测量到机器输入，在永磁同步电动机磁场定向控制块。

方程

由于块的一阶简单性和稳定性，采用后向欧拉法进行离散。

两个PI电流控制器在转子参考系中实现，产生参考电压矢量:

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

和

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

地点:

$v_{d}^{r e f}$ 和 $v_{问}^{r e f}$ 是d设在和问-轴参考电压。
$我_{d}^{r e f}$ 和 $我_{问}^{r e f}$ 是d设在和问-轴参考电流。
$我_{d}$ 和 $我_{问}$ 是d设在和问分别设在电流。
K_{p_id}和K_{p_iq}比例增益是多少d设在和问分别设在控制器。
K_{i_id}和K_{i_iq}积分增益是多少d设在和问分别设在控制器。
v_{d_FF}和v_{q_FF}前馈电压是多少d设在和问-轴，分别从机器的数学方程中获得，并作为输入提供。
T_年代为离散控制器的采样时间。

零取消

使用PI控制导致闭环传递函数为零，这可能导致闭环响应中不希望的超调。这个零可以通过在前馈路径中引入一个零抵消块来抵消。离散时间下的零抵消传递函数为:

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

和

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

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和v_问是d设在和问分别设在电压。

在轴优先排序的情况下，电压v₁和v₂介绍了,:

v₁= v_d和v₂= v_问为d设在优先级。
v₁= v_问和v₂= v_d为问设在优先级。

受约束(饱和)电压 $v_{1}^{年代一个 t}$ 和 $v_{2}^{年代一个 t}$ 获取方法如下:

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

和

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

地点:

$v_{1}^{u n 年代一个 t}$ 和 $v_{2}^{u n 年代一个 t}$ 为不受约束的(不饱和)电压。
v_{2 _max}的最大值是v₂即不超过电压相位限制 $v_{2 ＿米一个 x} ＝ \sqrt{{（ V_{p h ＿米一个 x})}^{2} - {（ v_{1}^{年代一个 t})}^{2}} ．$

在直轴和交轴具有相同优先级(d-q等价)的情况下，约束电压为:

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

和

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

在哪里

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

和

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

积分Anti-Windup

为避免积分器输出饱和，采用了抗上环机构。在这种情况下，集成商的收益为:

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

和

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

在哪里K_{aw_id}和K_{aw_iq}反清盘的收益是什么d设在和问分别设在。

假设

直轴和交轴的植物模型可以用一阶系统来近似。
这种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中。

数据类型:单|双

`容器`——测量电流
向量

实际d- - -问-轴电流的可控PMSM，在A。

数据类型:单|双

`vdqFF`——前馈电压
向量

前馈预控制电压，单位为V。

数据类型:单|双

`VphMax`-最大相位电压
标量

每一相的最大允许电压，单位为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(上升沿)。

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，单位为V。

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

比例增益的PI控制器用于直轴电流控制。

`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轴电流抗绕线增益`- d轴反绕线增益
`1`(默认)|正数

PI控制器的抗绕线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

比例增益的PI控制器用于交轴电流控制。

`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交轴电流控制。

`q轴电流抗绕线增益`- q轴反收振增益
`1`(默认)|正数

用于交轴电流控制的PI控制器的抗绕组增益。

`样本时间(继承时为-1)`-块样本时间
`－1`(默认)|`－1`或正数

块的采样时间(-1表示继承)。如果在被触发的子系统中使用此块，则将示例时间设置为-1。如果在连续变量步长模型中使用此块，则可以显式指定样本时间。

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

区分优先级或保持两者之间的比率d- - -问当闭塞限制电压时。

`使零取消`——前馈zero-cancellation
`从`(默认)|`在`

启用或禁用前馈路径上的零消除。

`使预控制电压`——预控制电压
`在`(默认)|`从`

启用或禁用预控制电压。

模型的例子

同步磁阻电机速度控制

基于电驱动的同步磁阻电机(SynRM)的转子角速度控制。高压电池通过一个受控的三相变换器为SynRM供电。一个理想的扭矩源提供负载。控制子系统包括一个基于pi的多速率级联控制结构。控制结构有一个外角速度控制环和两个内电流控制环。可视化子系统包含允许您查看模拟结果的范围。

参考文献

[1] bernard, T.， V. F. Montagner, H. A. Gründling, H. Pinheiro。“用于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。第61卷第4期，2014年，1679-1691页。

Carpiuc, S.和C. Lazar。“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。第1卷第4期，2015年，第326-335页。

永磁同步电动机电流控制器

描述

方程

零取消