永磁同步电机磁场定向控制

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Simscape /电气/控制/ PMSM控制

描述

的永磁同步电机磁场定向控制块实现了永磁同步电机(PMSM)的场向控制结构。磁场定向控制(FOC)是一种通过将固定相电流转换为旋转框架来解耦转矩和磁链的高性能交流电机控制策略。当转子转速和位置已知时使用FOC，并且您的应用需要:

启动时扭矩大，电流小。
效率高。

方程

永磁同步电机FOC结构采用转子d-q参考系对转矩和磁通进行解耦。该图显示了块的整体架构。

图中:

ω而且ω_裁判分别为实测角速度和参考角速度。
T_裁判为参考电磁转矩。
我而且v定子电流、电压和下标是否正常d而且问代表了d设在和问-轴和下标一个，b,c，表示三个定子绕组。
θ_e是转子电角。
G门是脉冲，下标吗H而且l，表示高和低，以及下标一个，b,c表示三个定子绕组。

控件可以选择实现速度或转矩控制控制方式参数。该块完全按照图中所示实现速度控制。该块通过移除速度控制器块并直接接受参考转矩来实现转矩控制。

假设

机器参数是已知的。

限制

控制结构采用单采样率实现。

港口

输入

全部展开

`参考`-系统参考
标量

系统参考指定为力矩参考(N*m)或速度参考(rad/s)，具体取决于所选择的控制模式。

数据类型:单|双

`iabcSens`-测量相电流
向量

测量定子相电流，单位为A。

数据类型:单|双

`wSens`-转子转速
标量

测量转子的机械角速度，单位:rad/s。

数据类型:单|双

`thSens`-转子角度
标量

测量转子的机械角度，以rad为单位。

数据类型:单|双

`vdcSens`—直流电压
标量

测量的直流链路电压，单位V。

数据类型:单|双

输出

全部展开

`G`-门脉冲
向量

六种脉冲波形，决定了所附功率转换器的开关行为。

数据类型:单|双

`可视化`-可视化信号
公共汽车

包含可视化信号的总线，包括:

参考
wElectrical
iabc
θ
直流
PwmEnable
TqRef
TqLim
idqRef
容器
vdqRef
modWave

数据类型:单|双

参数

全部展开

一般

`绕组类型`-控制参数化
`Wye-wound`(默认)|`Delta-wound`

为控制器的参考值指定绕线参数化或绕线参数化。

`控制方式`-控制模式策略
`转矩控制`(默认)|`速度控制`

指定一个转矩控制或速度控制策略。

`标称直流电压(V)`-额定直流电压
`300V`(默认)|正数

电源的标称直流电压。

`最大功率(W)`-最大功率
`35000W`(默认)|正数

最大机器功率。

`最大扭矩(Nm)`-最大扭矩
`250N m`(默认)|正数

最大机器扭矩。

`转子极对数`-极点对
`8`(默认值)|正整数

转子上永磁极对的数目。

`逆变器直流电压阈值(V)`—直流电压阈值
`One hundred.V`(默认)|正数

启动电源逆变器的电压阈值。

`基本采样时间(秒)`-分段采样时间
`5 e-6`(默认)|正数

基本采样时间为块。

`控制样本时间(s)`-控制采样时间
`1的军医`(默认)|正数

控制系统采样时间。

外层循环

`控制类型`-控制型策略
`PI控制`(默认)|`P控制`|`P-PI控制`

指定控制策略类型。

`控制器比例增益`- PI控制器比例增益
`1`(默认)|正数

PI控制器的比例增益。

`控制器积分增益`- PI控制器积分增益
`1`(默认)|正数

PI控制器的积分增益。

`P控制器比例增益`- P控制器的比例增益
`1`(默认)|正数

P控制器的比例增益。

`积分反收拢增益`-反收拢增益
`1`(默认)|正数

PI控制器的防上卷增益。

`当前的引用`-当前参考策略
`零d轴控制`(默认)|`按照查询表的基础`|`自动生成的查找表`

选择当前引用策略。

`机械速度矢量，wMechanical (rpm)`-转子转速查找矢量
`[0, 3000)rpm`(默认值)|正单调递增向量

查找表中用于确定当前引用的速度向量。

`扭矩参考矢量，TqRef (Nm)`-扭矩参考查找向量
`[-100, 0, 100]N m`(默认值)|正单调递增向量

在查找表中用于确定电流参考的扭矩矢量。

`直流链路电压矢量，Vdc (V)`-直流链路电压查找向量
`(300、350)V`(默认值)|正单调递增向量

:在查找表中用于确定电流参考的直流链路电压矢量。

`d轴电流参考矩阵，id(wMechanical,TqRef,Vdc) (A)`-参考d轴电流值
`0(2、3、2)一个`(默认)|实矩阵

直轴电流参考查找数据。

`q轴电流参考矩阵，iq(wMechanical,TqRef,Vdc) (A)`-参考q轴电流值
`0(2、3、2)一个`(默认)|实矩阵

正交轴当前参考查找数据。

`调制系数`-调制因子
`1`(默认)|正标量

安全系数用于计算电流基准产生时允许的最大相位电压。

依赖关系

该参数仅在当前的引用设置为自动生成的查找表．

`永磁磁链(Wb)`- PM磁链联动
`0.04白平衡`(默认)|正标量

峰值永磁磁链。

`d轴电感(H)`- d轴电感
`0.00024`(默认)|正标量

纵轴电感。

`q轴电感(H)`- q轴电感
`0.00029`(默认)|正标量

交轴电感。

`定子电阻(欧姆)`-定子电阻
`0.01`(默认)|正标量

每相定子电阻。

内循环

`d轴电流比例增益`- d轴比例增益
`1`(默认)|正数

PI控制器的比例增益用于直轴电流控制。

`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轴电流反绕组增益`- d轴防上紧增益
`1`(默认)|正数

PI控制器的防绕组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

用于四轴电流控制的PI控制器的比例增益。

`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，用于四轴电流控制。

`q轴电流反绕组增益`- q轴反上紧增益
`1`(默认)|正数

PI控制器的防绕组增益，用于四轴电流控制。

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

优先级或维持之间的比率d- - -问-轴时，块限制电压。

`启用零抵消`-前馈零抵消
`从`(默认)|`在`

启用或禁用前馈路径上的零抵消。

`开启预控电压`-预控制电压
`在`(默认)|`从`

启用或禁用预控电压。

`机器参数`-机器参数化
`常数参数`(默认)|`基于参数的查找表`

指定如何对机器进行参数化。

常数参数-在整个模拟过程中指定恒定的机器参数。
基于参数的查找表-将机器参数指定为依赖于当前的查找表。

`前馈预控制d轴电感(H)`-前馈d轴电感
`0.00024`(默认)|正标量

用于前馈预控制的直轴电感。

`前馈预控制q轴电感(H)`-前馈q轴电感
`0.00029`(默认)|正标量

用于前馈预控制的正交轴电感。

`前馈预控永磁磁链(H)`-前馈磁链
`0.04`(默认)|标量

永磁磁链前馈预控制。

`d轴电流矢量，id (A)`- d轴电流断点向量
`(-200、0200)一个`(默认值)|单调递增向量

用于参数确定的查找表中的直轴电流矢量。对于固定的机器参数，不要更改默认值。

`q轴电流矢量，iq (A)`- q轴电流断点向量
`(-200、0200)一个`(默认值)|单调递增向量

用于参数确定的查找表中的正交轴电流矢量。对于固定的机器参数，不要更改默认值。

`Ld矩阵，Ld(id,iq) (H)`- d轴电感查找数据
`0.0002 * ones(3,3)H`(默认)|正矩阵

l_d矩阵用作查找表数据。对于恒定的机器参数只改变恒定的因子，例如，l_d＊(3)．

`Lq矩阵，Lq(id,iq) (H)`- q轴电感查找数据
`0.0002 * ones(3,3)H`(默认)|正矩阵

l_问矩阵用作查找表数据。对于恒定的机器参数只改变恒定的因子，例如，l_问＊(3)．

`永磁磁链矩阵，PM(id,iq) (Wb)`—通量联动查找数据
`0.04 * ones(3,3)白平衡`(默认)|实矩阵

永磁体磁链矩阵中使用的查找表。对于恒定的机器参数只改变恒定的因子，例如，psim＊(3)．

脉宽调制

`脉宽调制方法`-脉宽调制法
`支持向量机:空间矢量调制`(默认)|`SPWM:正弦脉宽调制`

指定波形技术。

`抽样方式`-波浪采样法
`自然`(默认)|`不对称`|`对称的`

指定当波相交或当载波处于其一种或两种边界条件时，块是否对调制波形进行采样。

`开关频率(Hz)`-开关速率
`1000`(默认值)|正整数

指定您希望电源转换器中的开关切换的速率。

参考文献

[1]贝尔纳斯，T, V. F.蒙塔格纳，H. A. Gründling，和H.皮涅罗。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。Vol. 61, no . 4, 2014, pp. 1679-1691。

[2]卡皮亚克，S.和C.拉扎尔。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。Vol.1, no . 4, 2015, pp. 326-335。

哈克，M. E.钟，M. F.拉赫曼。改进的轨迹控制的内部永磁同步电机驱动器与扩大的操作极限。电气与电子工程杂志。第22卷第1期，2003年，第49页。

[4]杨宁，罗国强，刘伟，王坤。电动汽车内永磁同步电机控制用查找表。第七届国际电力电子与运动控制会议。Vol. 2, 2012, pp. 1015-1019。

扩展功能

C/ c++代码生成
使用Simulink®Coder™生成C和c++代码。金宝app

另请参阅

块

永磁同步电机电流控制器|带预控的PMSM电流控制器|永磁同步电机电流参考发电机

主题

三相永磁同步电动机

在R2017b中引入

永磁同步电机磁场定向控制

描述

方程

假设

限制

港口

输入

参考-系统参考标量

iabcSens-测量相电流向量

wSens-转子转速标量

thSens-转子角度标量

vdcSens—直流电压标量

输出

G-门脉冲向量

可视化-可视化信号公共汽车

参数

绕组类型-控制参数化Wye-wound(默认)|Delta-wound

控制方式-控制模式策略转矩控制(默认)|速度控制

标称直流电压(V)-额定直流电压300V(默认)|正数

最大功率(W)-最大功率35000W(默认)|正数

最大扭矩(N*m)-最大扭矩250N * m(默认)|正数

转子极对数-极点对8(默认值)|正整数

逆变器直流电压阈值(V)—直流电压阈值One hundred.V(默认)|正数

基本采样时间(秒)-分段采样时间5 e-6(默认)|正数

控制样本时间(s)-控制采样时间1的军医(默认)|正数

控制类型-控制型策略PI控制(默认)|P控制|P-PI控制

控制器比例增益- PI控制器比例增益1(默认)|正数

控制器积分增益- PI控制器积分增益1(默认)|正数

P控制器比例增益- P控制器的比例增益1(默认)|正数

积分反收拢增益-反收拢增益1(默认)|正数

当前的引用-当前参考策略零d轴控制(默认)|按照查询表的基础|自动生成的查找表

机械速度矢量，wMechanical (rpm)-转子转速查找矢量[0, 3000)rpm(默认值)|正单调递增向量

扭矩参考矢量，TqRef (N*m)-扭矩参考查找向量[-100, 0, 100]N * m(默认值)|正单调递增向量

直流链路电压矢量，Vdc (V)-直流链路电压查找向量(300、350)V(默认值)|正单调递增向量

d轴电流参考矩阵，id(wMechanical,TqRef,Vdc) (A)-参考d轴电流值0(2、3、2)一个(默认)|实矩阵

q轴电流参考矩阵，iq(wMechanical,TqRef,Vdc) (A)-参考q轴电流值0(2、3、2)一个(默认)|实矩阵

调制系数-调制因子1(默认)|正标量

依赖关系

永磁磁链(Wb)- PM磁链联动0.04白平衡(默认)|正标量

d轴电感(H)- d轴电感0.00024(默认)|正标量

q轴电感(H)- q轴电感0.00029(默认)|正标量

定子电阻(欧姆)-定子电阻0.01(默认)|正标量

d轴电流比例增益- d轴比例增益1(默认)|正数

d轴电流积分增益- d轴积分增益One hundred.(默认)|正数

d轴电流反绕组增益- d轴防上紧增益1(默认)|正数

q轴电流比例增益- q轴比例增益1(默认)|正数

q轴电流积分增益- q轴积分增益One hundred.(默认)|正数

q轴电流反绕组增益- q轴反上紧增益1(默认)|正数

轴优先级-电压限制器的轴优先级q-axis(默认)|d-axis|dq等价

启用零抵消-前馈零抵消从(默认)|在

开启预控电压-预控制电压在(默认)|从

机器参数-机器参数化常数参数(默认)|基于参数的查找表

前馈预控制d轴电感(H)-前馈d轴电感0.00024(默认)|正标量

前馈预控制q轴电感(H)-前馈q轴电感0.00029(默认)|正标量

前馈预控永磁磁链(H)-前馈磁链0.04(默认)|标量

d轴电流矢量，id (A)- d轴电流断点向量(-200、0200)一个(默认值)|单调递增向量

q轴电流矢量，iq (A)- q轴电流断点向量(-200、0200)一个(默认值)|单调递增向量

Ld矩阵，Ld(id,iq) (H)- d轴电感查找数据0.0002 * ones(3,3)H(默认)|正矩阵

Lq矩阵，Lq(id,iq) (H)- q轴电感查找数据0.0002 * ones(3,3)H(默认)|正矩阵

永磁磁链矩阵，PM(id,iq) (Wb)—通量联动查找数据0.04 * ones(3,3)白平衡(默认)|实矩阵

脉宽调制方法-脉宽调制法支持向量机:空间矢量调制(默认)|SPWM:正弦脉宽调制

抽样方式-波浪采样法自然(默认)|不对称|对称的

开关频率(Hz)-开关速率1000(默认值)|正整数

参考文献

扩展功能

C/ c++代码生成使用Simulink®Coder™生成C和c++代码。金宝app

另请参阅

块

主题

Simscape电气文档

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用Simulink加速电源转换控制设计的10种方法金宝app

`参考`-系统参考
标量

`iabcSens`-测量相电流
向量

`wSens`-转子转速
标量

`thSens`-转子角度
标量

`vdcSens`—直流电压
标量

`G`-门脉冲
向量

`可视化`-可视化信号
公共汽车

`绕组类型`-控制参数化
`Wye-wound`(默认)|`Delta-wound`

`控制方式`-控制模式策略
`转矩控制`(默认)|`速度控制`

`标称直流电压(V)`-额定直流电压
`300V`(默认)|正数

`最大功率(W)`-最大功率
`35000W`(默认)|正数

`最大扭矩(Nm)`-最大扭矩
`250N m`(默认)|正数

`转子极对数`-极点对
`8`(默认值)|正整数

`逆变器直流电压阈值(V)`—直流电压阈值
`One hundred.V`(默认)|正数

`基本采样时间(秒)`-分段采样时间
`5 e-6`(默认)|正数

`控制样本时间(s)`-控制采样时间
`1的军医`(默认)|正数

`控制类型`-控制型策略
`PI控制`(默认)|`P控制`|`P-PI控制`

`控制器比例增益`- PI控制器比例增益
`1`(默认)|正数

`控制器积分增益`- PI控制器积分增益
`1`(默认)|正数

`P控制器比例增益`- P控制器的比例增益
`1`(默认)|正数

`积分反收拢增益`-反收拢增益
`1`(默认)|正数

`当前的引用`-当前参考策略
`零d轴控制`(默认)|`按照查询表的基础`|`自动生成的查找表`

`机械速度矢量，wMechanical (rpm)`-转子转速查找矢量
`[0, 3000)rpm`(默认值)|正单调递增向量

`扭矩参考矢量，TqRef (Nm)`-扭矩参考查找向量
`[-100, 0, 100]N m`(默认值)|正单调递增向量

`直流链路电压矢量，Vdc (V)`-直流链路电压查找向量
`(300、350)V`(默认值)|正单调递增向量

`d轴电流参考矩阵，id(wMechanical,TqRef,Vdc) (A)`-参考d轴电流值
`0(2、3、2)一个`(默认)|实矩阵

`q轴电流参考矩阵，iq(wMechanical,TqRef,Vdc) (A)`-参考q轴电流值
`0(2、3、2)一个`(默认)|实矩阵

`调制系数`-调制因子
`1`(默认)|正标量

`永磁磁链(Wb)`- PM磁链联动
`0.04白平衡`(默认)|正标量

`d轴电感(H)`- d轴电感
`0.00024`(默认)|正标量

`q轴电感(H)`- q轴电感
`0.00029`(默认)|正标量

`定子电阻(欧姆)`-定子电阻
`0.01`(默认)|正标量

`d轴电流比例增益`- d轴比例增益
`1`(默认)|正数

`d轴电流积分增益`- d轴积分增益
`One hundred.`(默认)|正数

`d轴电流反绕组增益`- d轴防上紧增益
`1`(默认)|正数

`q轴电流比例增益`- q轴比例增益
`1`(默认)|正数

`q轴电流积分增益`- q轴积分增益
`One hundred.`(默认)|正数

`q轴电流反绕组增益`- q轴反上紧增益
`1`(默认)|正数

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

`启用零抵消`-前馈零抵消
`从`(默认)|`在`

`开启预控电压`-预控制电压
`在`(默认)|`从`

`机器参数`-机器参数化
`常数参数`(默认)|`基于参数的查找表`

`前馈预控制d轴电感(H)`-前馈d轴电感
`0.00024`(默认)|正标量

`前馈预控制q轴电感(H)`-前馈q轴电感
`0.00029`(默认)|正标量

`前馈预控永磁磁链(H)`-前馈磁链
`0.04`(默认)|标量

`d轴电流矢量，id (A)`- d轴电流断点向量
`(-200、0200)一个`(默认值)|单调递增向量

`q轴电流矢量，iq (A)`- q轴电流断点向量
`(-200、0200)一个`(默认值)|单调递增向量

`Ld矩阵，Ld(id,iq) (H)`- d轴电感查找数据
`0.0002 * ones(3,3)H`(默认)|正矩阵

`Lq矩阵，Lq(id,iq) (H)`- q轴电感查找数据
`0.0002 * ones(3,3)H`(默认)|正矩阵

`永磁磁链矩阵，PM(id,iq) (Wb)`—通量联动查找数据
`0.04 * ones(3,3)白平衡`(默认)|实矩阵

`脉宽调制方法`-脉宽调制法
`支持向量机:空间矢量调制`(默认)|`SPWM:正弦脉宽调制`

`抽样方式`-波浪采样法
`自然`(默认)|`不对称`|`对称的`

`开关频率(Hz)`-开关速率
`1000`(默认值)|正整数

C/ c++代码生成
使用Simulink®Coder™生成C和c++代码。金宝app