主要内容

AC6 - 100千瓦内部永磁同步电机驱动

开放模式

这个例子显示了一个内部永磁同步电机(PMSM)在转矩调节过程中的矢量控制。

在ac6_example模型中，假定永磁同步电动机的永磁体安装在转子表面。这种类型的PMSM因此有一个均匀的气隙，没有显著性，因此Ld = Lq。假设永磁同步电动机内部有一个永磁体转子。埋地磁体结构的影响是转子显著性，使Lq > Ld，并引入磁阻转矩项到PMSM转矩方程。为了利用磁阻转矩，Id电流分量不再设置为零，这是与表面安装永磁体的PMSM。

路易斯·奥利维耶·特伦布莱。Dessaint(蒙特利尔高等技术学院)。

描述

该电路使用专用电力系统电气驱动库的AC6块的改进版本。它模型磁通削弱矢量控制100千瓦，12500 rpm，凸极永磁同步电机由288 Vdc电源供电。机械系统由外部表示。这就是为什么电机的输入是速度，输出是电磁转矩。

的同步电机驱动它由四个主要部分组成:电动机、三相逆变器、VECT控制器和速度控制器。

  • 电机是一个288 Vdc, 100千瓦的PMSM。该电机为8极，磁体埋入式(凸极转子型)。

  • 三相逆变器是一种电压源逆变器，由PWM控制。这个积木是用通用桥积木建造的。

  • VECT控制器块计算对应于磁通和转矩参考的三个参考电机线路电流，然后使用三相电流调节器产生相应的PWM。当需要标称磁通时，使用最优控制以使所需转矩的线路电流幅值最小化。当需要减弱磁通时，改变电流的幅值和相位以扩大转矩-转速工作范围。

  • 速度控制器用于扭矩调节模式。归一化磁通值计算与机器的速度，以便执行磁通削弱控制。

转矩限制块用于防止由于转矩-速度特性的限制，该电机为288 Vdc源。当内部机器的电压达到逆变器电压(因为期望的转矩对于电机的转速来说太高)，逆变器进入饱和模式(期望的电流不能再流入电机)。在此点之后，将会有电流跟踪的损失，这将降低电机电流。该块用于降低参考转矩作为电机速度和转矩-转速特性的函数，以便永远不会在逆变器饱和模式下运行。

电机转矩，速度，功率，电流和电压信号可在块的输出。

模拟

开始模拟。可以观察电机转矩(电磁转矩和参考转矩)、转子转速、机械功率(电磁转矩和参考转矩)、定子电流(大小、Iq和Id)、定子电压(大小、Vq和Vd)

  • t = 0 s时，转矩设定点为256nm(电机的公称转矩)。电磁转矩迅速达到参考值。

  • 在t = 0.104 s时，转子转速超过标称转速3000rpm。因此，为了限制电机的背电动势(BEMF)，进行了磁通削弱;因此Id电流分量增加(负)。此外，参考转矩也受到限制(由于电机的转矩-转速特性)，以防止逆变器饱和，导致Iq电流分量的降低。注意，电流的大小是恒定的;只是角度变了。

现在更改参考转矩到100 Nm，观察结果:

  • 在t = 0 s时，扭矩设定点设置为100 Nm。电流幅值对于这个转矩是最优的。

  • 在t = 0.28 s时，转子转速超过标称转速3000rpm。因此，为了限制电机的背电动势(BEMF)，进行了磁通削弱;因此Id电流分量增加(负)。

  • 在t = 1.06 s时，参考转矩被限制(由于电机的转矩-转速特性)，以防止逆变器饱和，导致Iq电流分量下降。电流的大小保持在一个恒定的值，但电流的相位变化。

请注意，即使在磁通减弱区域，电磁转矩也精确地遵循参考转矩。

笔记

1)电力系统以2 us的时间步长离散化。速度控制器使用140 us的采样，矢量控制器使用20 us的采样时间，以模拟微控制器控制设备。

另请参阅