米肖恩·马拉特,马修斯
了解如何使用电机控制块集附带的参考示例为感应电机设计和实施磁场定向控制算法™. 在闭环模拟中验证算法的性能,然后生成代码并使用嵌入式编码器将其部署到嵌入式微控制器上®.
使用电机控制块集,您现在可以在MATLAB release 2020B中设计和实现感应电机启动的控制算法。块集提供的参考示例可帮助您针对逆变器和电机模型模拟控制算法。您还可以从微控制器上以20千赫兹运行的相同参考示例生成代码。
这是一个装运参考示例,以及感应电机的电机控制块集。这与永磁同步电机的参考示例非常相似。有关更多详细信息,请参阅此永磁同步电机视频。感应电机的新模块包括ACIM控制参考模块,该模块接受参考暗速度值和反馈速度值,并计算速度参考值对应的b轴和q轴参考电流。
这是对PI控制器的补充,PI控制器控制转子速度,并为整体速度控制目标生成等效参考点。与永磁同步电机参考示例类似,您可以使用Clarke、Park、Reverse Park、空间矢量发生器以及ID和IQ电流回路的PI控制器来实现磁场定向控制算法。
此外,电流控制算法使用新添加的ACIM前馈控制块来实现前馈控制,以解耦实现场定向控制所需的d接入和q接入电流[听不见].还向电机控制库添加了一个新的转矩估计器块,该估计器块使用d轴和q轴电流的反馈值以及电机速度反馈来估计机电转矩和功率。
在感应电动机中,电速度不同于机械速度。因此,新增加的块的ACIM转差速度估计有助于估计感应电机磁场定向控制的转差速度。在PMSM参考示例中,您可以使用电机控制块集提供的这些块,通过将正交编码读数转换为位置和速度来处理位置和速度测量。
使用电机控制库中的相应模块,针对感应电机和逆变器的线性黑色模型验证控制算法。使用“模拟”选项卡下的“运行”按钮模拟模型,并在“数据检查器”中查看结果。您可以记录和可视化模型中感兴趣的任何信号,如speed、 负载转矩、ID IQ电流、电机看到的A相电压、空间矢量调制信号和其他信号。
您可以分析电机控制算法对不同场景的响应,例如电机负载扭矩或速度反转对IQ电流的影响,如图所示,以及A相电压和空间矢量调制信号的相应变化。这些是众所周知的占空比调制信号,具有我们通过空间矢量调制获得的特征形状。
可以通过修改控制参数来验证控制器性能,并运行多个模拟,直到达到可接受的性能级别。这里值得注意的一点是,模拟结果中没有数据点丢失,因此Simulink成为一个重要的调试工具。仔细看一下这个时间图例,就会发现内部电流环——这里显示为绿色——的运行频率为20千赫。金宝app
在外部,速度控制(以蓝色显示)在2千赫时运行速度慢10倍。接下来,您可以通过单击build、deploy和start按钮在嵌入式微控制器上实现算法。这将从Simulink模型生成代码,将其部署到本演示中使用的DSC 2000硬件上,然后开始执行。金宝app
一旦完成,您现在可以使用主机模型旋转电机。该模型建立了与电机的[听不见]通信。对于硬件演示,我们有一个简单的感应电机,将轴连接到永磁同步电机,以创建dyno设置。永磁同步电机提供速度反馈,并充当感应电机的负载。
生成的代码正在该DSC 2000处理器上运行。您可以在此设置参考速度,并使用此按钮启动和停止电机。更改参考速度值并观察控制算法如何跟踪它们。现在,让我们试试速度反转。
您还可以通过在此处选择ID和IQ电流来查看它们的性能。标准化值显示在示波器中。将扭矩和功率可视化。和三相电流,以及,使用这个模型。如前所述,为电流控制回路生成的代码在DI硬件上以20千赫的频率运行——也就是说,不到50微秒。
实际的磁场定向控制算法在10微秒内执行。因此,请尝试一下,看看如何使用电机控制块集和嵌入式编码器在嵌入式硬件上设计和部署感应电机的电机控制算法。
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