永磁同步电动机磁场定向控制

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

的永磁同步电动机磁场定向控制块实现了永磁同步电机(PMSM)的磁场定向控制结构。磁场定向控制(FOC)是一种高性能的交流电机控制策略，它通过将静止相电流转化为旋转框架来解耦转矩和磁链。使用FOC时，转子的速度和位置是已知的，您的应用需要:

启动时转矩大，电流小。
效率高。

方程

永磁同步电动机FOC结构采用转子d-q参考系对转矩和磁链进行解耦。这个图显示了块的总体架构。

图中:

ω和ω_裁判分别为测量角速度和参考角速度。
T_裁判为参考电磁转矩。
我和v是否有定子电流、电压和下标d和问代表了d设在和问设在,下标一个，b,c，表示三个定子绕组。
θ_e为转子电角度。
G门脉冲，下标H和l，表示高和低，以及下标一个，b,c表示三个定子绕组。

您可以选择实现速度或扭矩控制与控制方式参数。该模块实现了如图所示的速度控制。该模块通过去掉速度控制器模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

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`参考`——系统参考
标量

根据所选择的控制模式，系统参考指定为扭矩参考(N*m)或速度参考(rad/s)。

数据类型:单|双

`iabcSens`-测量的相电流
向量

测量的定子相电流，用A表示。

数据类型:单|双

`wSens`——转子速度
标量

测量转子的机械角速度，单位为rad/s。

数据类型:单|双

`thSens`——转子角
标量

测量转子的机械角度，单位为rad。

数据类型:单|双

`vdcSens`——直流环节电压
标量

测量直流链路电压，单位为V。

数据类型:单|双

输出

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`G`——门脉冲
向量

决定附加电源转换器开关行为的六种脉冲波形。

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

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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惠绕或三角绕参数化。

`控制方式`-控制模式策略
`转矩控制`(默认)|`速度控制`

指定转矩控制或速度控制策略。

`额定直流链路电压(V)`-额定直流电压
`300V`(默认)|正数

电源的标称直流链路电压。

`最大功率(W)`——最大功率
`35000W`(默认)|正数

最大的机器功率。

`最大扭矩(N * m)`——最大扭矩
`250N * m`(默认)|正数

最大的机转矩。

`转子极对数`——双极
`8`(默认)|正整数

转子上的永磁极对数目。

`逆变器直流链路电压阈值(V)`-直流链路电压阈值
`One hundred.V`(默认)|正数

电压阈值激活电源逆变器。

`基本采样时间(s)`-块样本时间
`5 e-6`(默认)|正数

块的基本采样时间。

`控制样品时间(s)`-控制样本时间
`1的军医`(默认)|正数

控制系统的采样时间。

外层循环

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

指定控制策略的类型。

`控制器的比例增加`- PI控制器的比例增益
`1`(默认)|正数

PI控制器的比例增益。

`控制器积分获得`- PI控制器的积分增益
`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anti-windup获得`——Anti-windup获得
`1`(默认)|正数

PI控制器的抗上环增益。

`当前的引用`-当前参考策略
`零d-axis控制`(默认)|`按照查询表的基础`|`自动生成按照查询表`

选择当前引用策略。

`机械速度矢量，w机械(rpm)`-转子速度查找矢量
`[0, 3000)rpm`(默认)|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)|正单调递增向量

查找表中用于确定当前引用的扭矩矢量。

`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)|正单调递增向量

:查找表中用于确定当前参考值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

直接轴当前引用查找数据。

`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`——调制系数
`1`(默认)|正标量

安全系数用于计算产生参考电流时的最大允许相电压。

依赖关系

此参数仅在以下情况下可见当前的引用被设置为自动生成按照查询表．

`永磁体磁链(Wb)`- PM通量联动
`0．04白平衡`(默认)|正标量

永磁体磁链峰值。

`D-axis电感(H)`- d轴电感
`0.00024`(默认)|正标量

纵轴电感。

`Q-axis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

每相的定子电阻。

内循环

`d轴电流比例增益`- d轴比例增益
`1`(默认)|正数

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。

`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例d- - -问当闭塞限制电压时。

`使零取消`-前馈零抵消
`从`(默认)|`在`

启用或禁用前馈路径上的零消除。

`使预控制电压`——预先控制电压
`在`(默认)|`从`

启用或禁用预控制电压。

`机器参数`——机器参数化
`常数参数`(默认)|`基于查找表的参数`

说明如何参数化机器。

常数参数-指定在整个模拟过程中保持恒定的机器参数。
基于查找表的参数-指定机器参数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

用于前馈预控制的交轴电感。

`前馈预控制的永磁磁链(H)`-前馈通量链接
`0．04`(默认)|标量

用于前馈预控制的永磁磁链。

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

查找表中用于确定参数的直轴电流矢量。对于固定的机器参数，不要改变默认值。

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

在查找表中用于确定参数的交轴电流矢量。对于固定的机器参数，不要改变默认值。

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

l_d用作查找表数据的矩阵。对于恒定的机器参数，仅改变常数因子，例如，l_d＊(3)．

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

l_问用作查找表数据的矩阵。对于恒定的机器参数，仅改变常数因子，例如，l_问＊(3)．

`永磁磁链矩阵，PM(id,iq) (Wb)`—通量链接查找数据
`0.04 * 1 (3,3)白平衡`(默认)|实矩阵

查找表中使用的永磁体磁链矩阵。对于恒定的机器参数，仅改变常数因子，例如，psim＊(3)．

脉宽调制

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

指定波形技术。

`抽样方式`- Wave-sampling方法
`自然`(默认)|`不对称`|`对称的`

指定块是在波相交时采样调制波形，还是在载波处于一个或两个边界条件时采样调制波形。

`开关频率(赫兹)`——转换速率
`1000`(默认)|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] 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。

Haque M. E.， Zhong L.， M. F. Rahman。改进的内置永磁同步电机驱动轨迹控制扩展了操作极限电工电子工程学报。2003年第22卷第1期，第49页。

杨南，罗刚，刘伟，王凯。《电动汽车内部永磁同步电机控制用查表法》第七届国际电力电子与运动控制会议。第2卷，2012，第1015-1019页。

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

永磁同步电动机电流控制器|带有预控制的PMSM电流控制器|永磁同步电机电流基准发生器

主题

三相永磁同步电动机驱动器

介绍了R2017b

永磁同步电动机磁场定向控制

描述

方程

假设

限制

港口

输入

参考——系统参考标量

iabcSens-测量的相电流向量

wSens——转子速度标量

thSens——转子角标量

vdcSens——直流环节电压标量

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

额定直流链路电压(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——双极8(默认)|正整数

逆变器直流链路电压阈值(V)-直流链路电压阈值One hundred.V(默认)|正数

基本采样时间(s)-块样本时间5 e-6(默认)|正数

控制样品时间(s)-控制样本时间1的军医(默认)|正数

控制类型-控制类型策略PI控制(默认)|P控制|P-PI控制

控制器的比例增加- PI控制器的比例增益1(默认)|正数

控制器积分获得- PI控制器的积分增益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anti-windup获得——Anti-windup获得1(默认)|正数

当前的引用-当前参考策略零d-axis控制(默认)|按照查询表的基础|自动生成按照查询表

机械速度矢量，w机械(rpm)-转子速度查找矢量[0, 3000)rpm(默认)|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)|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)|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——调制系数1(默认)|正标量

依赖关系

永磁体磁链(Wb)- PM通量联动0．04白平衡(默认)|正标量

D-axis电感(H)- d轴电感0.00024(默认)|正标量

Q-axis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轴电流抗绕线增益- d轴反绕线增益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轴电流抗绕线增益- q轴反收振增益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

使零取消-前馈零抵消从(默认)|在

使预控制电压——预先控制电压在(默认)|从

机器参数——机器参数化常数参数(默认)|基于查找表的参数

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

前馈预控制的永磁磁链(H)-前馈通量链接0．04(默认)|标量

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

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

永磁磁链矩阵，PM(id,iq) (Wb)—通量链接查找数据0.04 * 1 (3,3)白平衡(默认)|实矩阵

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

抽样方式- Wave-sampling方法自然(默认)|不对称|对称的

开关频率(赫兹)——转换速率1000(默认)|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电子文档

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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`-测量的相电流
向量

`wSens`——转子速度
标量

`thSens`——转子角
标量

`vdcSens`——直流环节电压
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`

`额定直流链路电压(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`——双极
`8`(默认)|正整数

`逆变器直流链路电压阈值(V)`-直流链路电压阈值
`One hundred.V`(默认)|正数

`基本采样时间(s)`-块样本时间
`5 e-6`(默认)|正数

`控制样品时间(s)`-控制样本时间
`1的军医`(默认)|正数

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

`控制器的比例增加`- PI控制器的比例增益
`1`(默认)|正数

`控制器积分获得`- PI控制器的积分增益
`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anti-windup获得`——Anti-windup获得
`1`(默认)|正数

`当前的引用`-当前参考策略
`零d-axis控制`(默认)|`按照查询表的基础`|`自动生成按照查询表`

`机械速度矢量，w机械(rpm)`-转子速度查找矢量
`[0, 3000)rpm`(默认)|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)|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)|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`——调制系数
`1`(默认)|正标量

`永磁体磁链(Wb)`- PM通量联动
`0．04白平衡`(默认)|正标量

`D-axis电感(H)`- d轴电感
`0.00024`(默认)|正标量

`Q-axis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轴电流抗绕线增益`- d轴反绕线增益
`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轴电流抗绕线增益`- q轴反收振增益
`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`

`使零取消`-前馈零抵消
`从`(默认)|`在`

`使预控制电压`——预先控制电压
`在`(默认)|`从`

`机器参数`——机器参数化
`常数参数`(默认)|`基于查找表的参数`

`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

`前馈预控制的永磁磁链(H)`-前馈通量链接
`0．04`(默认)|标量

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

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

`永磁磁链矩阵，PM(id,iq) (Wb)`—通量链接查找数据
`0.04 * 1 (3,3)白平衡`(默认)|实矩阵

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

`抽样方式`- Wave-sampling方法
`自然`(默认)|`不对称`|`对称的`

`开关频率(赫兹)`——转换速率
`1000`(默认)|正整数

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