主要内容

MTPA控制参考

计算每安培最大转矩(MTPA)和弱磁场操作的参考电流

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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">MTPA控制参考块计算d设在和问每安培最大转矩(MTPA)和弱磁场操作的-轴参考电流值。计算出的参考电流值可以有效地输出永磁同步电机(PMSM)。

该块接受参考扭矩和反馈机械速度,并输出相应的d- - -问-轴参考电流值MTPA和磁场削弱操作。

该模块通过求解数学关系计算参考电流值。计算采用国际单位制。当使用Per-Unit (PU)系统时,块将PU输入信号转换为SI单位进行计算,并在输出时将其转换回PU值。

这些方程描述了参考的计算d设在和问-轴按块的电流值:

永磁同步电动机的数学模型

这些模型方程描述了永磁同步电动机在转子磁链参考系下的动力学:

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轴电压(伏特)。

  • v 问轴电压(伏特)。

  • d d-轴电流(安培)。

  • 问-轴电流(安培)。

  • R 年代 为定子相绕组电阻(欧姆)。

  • λ p 为永磁磁链(Weber)。

  • λ d d-轴磁链(Weber)。

  • λ 问-轴磁链(Weber)。

  • ω e 为定子电压频率所对应的电转速,单位为弧度/秒。

  • 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 为永磁同步电动机产生的机电转矩(Nm)。

  • T l 为加载力矩(Nm)。

  • p 为电机极对数。

  • J 惯性系数(kg-m<年代up>2).

  • B 摩擦系数(kg-m<年代up>2/秒)。

基地的速度

基准转速是电机在额定电压和额定负载下,在弱磁场区域之外的最大转速。这些方程描述了电机基本转速的计算。

逆变器电压约束通过计算d设在和问设在电压:

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

电流限位圈定义了电流约束,可以认为是:

一个 x 2 d 2 + 2

在上式中,<年代p一个n class="inlineequation"> d 为零的表面pmsm。对于内部pmsm,值为<年代p一个n class="inlineequation"> d 而且<年代p一个n class="inlineequation"> 相应的MTPA被考虑。

利用前面的关系,我们可以计算出基本速度为:

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 为定子电压频率所对应的电转速,单位为弧度/秒。

  • ω b 一个 年代 e 为电机的机械基本速度(弧度/秒)。

  • d d-轴电流(安培)。

  • 问-轴电流(安培)。

  • v d o d时-轴电压<年代p一个n class="inlineequation"> d 为零(伏特)。

  • v o 问时-轴电压<年代p一个n class="inlineequation"> 为零(伏特)。

  • 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 为永磁磁链(Weber)。

  • v d d轴电压(伏特)。

  • v 问轴电压(伏特)。

  • v 一个 x 为提供给电机的最大基本线到中性电压(峰值)(伏特)。

  • v d c 为输入到逆变器的直流电压(伏特)。

  • 一个 x 为电机的最大相电流(峰值)(安培)。

  • p 为电机极对数。

表面永磁同步电动机

对于表面永磁同步电动机,您可以通过使用零来实现最大扭矩d-轴电流时,电机低于基本速度。对于弱场操作,参考d-轴电流由以下公式定义的恒压恒功率控制(CVCP)算法计算:

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 马克斯

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 马克斯 d _ f w 马克斯

  • _ 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

该块输出以下值:

d r e f d _ 年代 一个 t

r e f _ 年代 一个 t

地点:

  • ω e 为定子电压频率所对应的电转速,单位为弧度/秒。

  • 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 为电机的电气基本速度(弧度/秒)。

  • d _ t p 一个 d-轴相电流对应MTPA(安培)。

  • _ t p 一个 问-轴相电流对应MTPA(安培)。

  • T r e f 为参考扭矩(Nm)。

  • p 为电机极对数。

  • λ p 为永磁磁链(Weber)。

  • d _ f w d-轴弱场电流(安培)。

  • _ f w 问-轴弱场电流(安培)。

  • l d d-轴绕组电感(亨利)。

  • 一个 x 为电机的最大相电流(峰值)(安培)。

  • d _ 年代 一个 t d轴饱和电流(安培)。

  • _ 年代 一个 t 问轴饱和电流(安培)。

  • d r e f d-轴电流对应参考转矩和参考转速(安培)。

  • r e f 问-轴电流对应参考转矩和参考转速(安培)。

室内永磁同步电动机

对于一个内部永磁同步电动机,你可以通过计算最大扭矩d设在和问转矩方程中的-轴参考电流。对于弱场操作,参考d采用限压限流最大转矩控制(VCLMT)算法计算轴电流。

MTPA和磁场削弱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

最小值 _ r e f 马克斯

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 马克斯 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 马克斯 d _ f w 马克斯

_ 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,符号为<年代p一个n class="inlineequation"> 而且<年代p一个n class="inlineequation"> r e f 更新并相应地修改方程。

地点:

  • _ r e f 为产生参考转矩的估计最大电流(安培)。

  • 为估计最大电流饱和值(安培)。

  • d _ 马克斯 是最大值d-轴相电流(峰值)(安培)。

  • _ 马克斯 是最大值问-轴相电流(峰值)(安培)。

  • T r e f 为参考扭矩(Nm)。

  • d r e f d-轴电流分量对应参考转矩和参考转速(安培)。

  • r e f 问-轴电流分量对应参考转矩和参考转速(安培)。

  • p 为电机极对数。

  • λ p 为永磁磁链(Weber)。

  • d _ t p 一个 d-轴相电流对应MTPA(安培)。

  • _ t p 一个 问-轴相电流对应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 为电机的最大相电流(峰值)(安培)。

  • v 一个 x 为提供给电机的最大基本线到中性电压(峰值)(伏特)。

  • v d o d时-轴电压<年代p一个n class="inlineequation"> d 为零(伏特)。

  • v o 问时-轴电压<年代p一个n class="inlineequation"> 为零(伏特)。

  • ω e 为定子电压频率所对应的电转速,单位为弧度/秒。

  • d d-轴电流(安培)。

  • 问-轴电流(安培)。

  • d _ f w d-轴弱场电流(安培)。

  • _ f w 问-轴弱场电流(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,块计算参考电流。

数据类型:||不动点

参考机械转速值,块计算参考电流。

数据类型:||不动点

输出

全部展开

参考d-轴相电流,可以有效地产生输入扭矩和速度值。

数据类型:||不动点

参考问-轴相电流,可以有效地产生输入扭矩和速度值。

数据类型:||不动点

参数

全部展开

永磁同步电机的类型取决于永磁体的位置。

电机中可用的极对数目。

定子相位绕组电阻(欧姆)。

依赖关系

若要启用该参数,请设置<年代trong class="guilabel">电机类型来室内永磁同步电动机.

定子绕组电感(亨利)沿d-轴的旋转dq参考系。

定子绕组电感(亨利)沿问-轴的旋转dq参考系。

依赖关系

若要启用该参数,请设置<年代trong class="guilabel">电机类型来室内永磁同步电动机.

定子绕组与转子上永磁体之间的磁通联动(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

若要启用该参数,请设置<年代trong class="guilabel">电机类型来室内永磁同步电动机.

块输入值的单位。

电机在额定电压和额定电流之外的弱磁场区域的转速。

每单位对应1电流。我们建议您使用模数转换器(ADC)检测到的最大电流作为基准电流。

依赖关系

若要启用该参数,请设置<年代trong class="guilabel">输入信号单元来单位(PU).

每单位对应1的扭矩。看到<一个href="//www.tatmou.com/jp/jp/help/mcb/gs/per-unit-system.html" class="a">单位系统详情请浏览网页。

此参数不可配置,使用使用其他参数在内部计算的值。

依赖关系

若要显示该参数,请设置<年代trong class="guilabel">输入信号单元来单位(PU).

参考文献

[1]B. Bose,现代电力电子和交流驱动器。普伦蒂斯·霍尔,2001年出版。isbn - 0 - 13 - 016743 - 6。

[2]森本茂雄真田雅祐和武田洋次。带高性能电流调节器的内置永磁同步电机的高速运行IEEE工业应用汇刊,第30卷,第4期,1994年7月/ 8月,第920-926页。

[3]李,央。基于z源逆变器的永磁同步电机弱磁控制。硕士论文,马凯特大学,e-Publications@Marquette, 2014年秋季。

[4]布里兹,费尔南多,迈克尔·w·德格纳和罗伯特·d·洛伦兹。“利用复杂向量分析和设计当前的监管机构。”IEEE工业应用汇刊,第36卷,第3期,2000年5月/ 6月,第817-825页。

[5]洛伦兹,罗伯特·D,托马斯·利波和唐纳德·w·诺沃特尼。“感应电机的运动控制。”IEEE论文集,第82卷,第8期,1994年8月,第1215-1240页。

[6]布里兹,费尔南多等人。[感应电动机]弱磁场操作中的电流和磁通调节。IEEE工业应用汇刊,第37卷,第1期,2001年1月/ 2月,第42-50页。

[7]TI应用笔记,“用于IPMSM电机驱动器的带磁通削弱和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">使用定点设计器设计和模拟定点系统。

版本历史

R2020a中引入