PMSM текущий контроллер с предварительным управлением

Постоянный магнит дискретного времени синхронная машина текущий контроллер с предварительным управлением

  • Библиотека:
  • Simscape / Электрический / Управление / Управление PMSM

Описание

Текущий Контроллер PMSM с Предварительным блоком управления реализует дискретное время основанный на PI постоянный магнит синхронная машина (PMSM) текущий контроллер в роторе d-q ссылочный кадр с внутренним предварительным управлением feedforward.

Вы обычно используете этот блок в серии блоков, составляющих управляющую структуру.

  • Можно сгенерировать текущую ссылку в кадре d-q, который будет использоваться в качестве входа к этому блоку с Текущим Ссылочным Генератором PMSM.

  • Можно получить ссылку напряжения в области abc путем преобразования вывода этого блока с помощью блока Inverse Park Transform.

Вы видите пример структуры полного контроля, от измерений машины до входных параметров машины, в PMSM, Ориентированном на поле на Блок управления.

Уравнения

Блок дискретизируется с помощью обратного Метода Эйлера из-за его простоты первого порядка и его устойчивости.

Два PI текущие контроллеры, реализованные в кадре ссылки ротора, производят ссылочный вектор напряжения:

vdref=(Kp_id+Ki_idTszz1)(idrefid)+vd_FF,

и

vqref=(Kp_iq+Ki_iqTszz1)(iqrefiq)+vq_FF,

где:

  • vdref и vqref d-ось и напряжения ссылки q-оси, соответственно.

  • idref и iqref d-ось и токи ссылки q-оси, соответственно.

  • id и iq d-ось и токи q-оси, соответственно.

  • Kp_id и Kp_iq являются пропорциональными усилениями для d-оси и контроллеров q-оси, соответственно.

  • Ki_id и Ki_iq являются интегральными усилениями для d-оси и контроллеров q-оси, соответственно.

  • Ts является шагом расчета дискретного контроллера.

  • vd_FF и vq_FF являются feedforward напряжениями для d-оси и q-оси, соответственно.

feedforward напряжения получены из математических уравнений машины:

vd_FF=ωeLqiq,

и

vq_FF=ωe(Ldid+ψm),

где:

  • ωe является ротором электрическая скорость.

  • Ld и Lq являются d-осью и индуктивностью q-оси, соответственно.

  • ψm является потокосцеплением постоянного магнита.

Нулевая отмена

Используя результаты управления PI в нуле в передаточной функции с обратной связью, которая может привести к нежелательному перерегулированию в ответе с обратной связью. Этот нуль может быть отменен путем представления блока нулевой отмены в feedforward пути. Нулевые передаточные функции отмены в дискретное время:

GZC_id(z)=TsKi_idKp_idz+(TsKp_idKi_idKp_idKi_id),

и

GZC_iq(z)=TsKi_iqKp_iqz+(TsKp_iqKi_iqKp_iqKi_iq).

Насыщение напряжения

Насыщение должно быть наложено, когда вектор напряжения статора превышает предел фазы напряжения Vph_max:

vd2+vq2Vph_max,

где vd и vq являются d-осью и напряжениями q-оси, соответственно.

В случае установления приоритетов оси напряжения v1 и v2 введены, где:

  • v1 = vd и v2 = vq для установления приоритетов d-оси.

  • v1 = vq и v2 = vd для установления приоритетов q-оси.

Ограниченные (влажные) напряжения v1sat и v2sat получены можно следующим образом:

v1sat=min(max (v1unsat,Vph_max),Vph_max)

и

v2sat=min(max (v2unsat,V2_max),V2_max),

где:

  • v1unsat и v2unsat неограниченные (ненасыщенные) напряжения.

  • v2_max является максимальным значением v2, который не превышает предел фазы напряжения, данный v2_max=(Vph_max)2(v1sat)2.

В случае, что прямые оси и квадратурные оси имеют тот же приоритет (d-q эквивалентность), ограниченные напряжения получены можно следующим образом:

vdsat=min(max (vdunsat,Vd_max),Vd_max)

и

vqsat=min(max (vqunsat,Vq_max),Vq_max),

где:

Vd_max=Vph_max|vdunsat|(vdunsat)2+(vqunsat)2

и

Vq_max=Vph_max|vqunsat|(vdunsat)2+(vqunsat)2.

Интегральное антизавершение

Антизаключительный механизм используется, чтобы избежать насыщения интегратора вывод. В такой ситуации усиления интегратора становятся:

Ki_id+Kaw_id(vdsatvdunsat)

и

Ki_iq+Kaw_iq(vqsatvqunsat),

где Kaw_id, Kaw_iq и Kaw_if являются антизаключительными усилениями для d-оси, q-оси и полевых контроллеров, соответственно.

Предположения

  • Модель объекта управления для прямого и квадратурной оси может быть аппроксимирована с системой первого порядка.

  • Это решение для управления используется только для постоянного магнита синхронные двигатели с синусоидальным распределением потока и обмотки возбуждения.

Порты

Входной параметр

развернуть все

Желаемый d-и токи q-оси для управления PMSM, в A.

Типы данных: single | double

Фактический d-и токи q-оси управляемого PMSM, в A.

Типы данных: single | double

Ротор электрическая скорость, используемая для предварительного управления feedforward, в rad/s.

Типы данных: single | double

Максимальное допустимое напряжение в каждой фазе, в V.

Типы данных: single | double

Внешний сигнал сброса (возрастающее ребро) для интеграторов.

Типы данных: single | double

Вывод

развернуть все

Желаемый d-и напряжения q-оси для управления PMSM, в V.

Типы данных: single | double

Параметры

развернуть все

Управляйте параметрами

Пропорциональное усиление контроллера PI использовало для прямой оси текущее управление.

Усиление интегратора контроллера PI использовало для прямой оси текущее управление.

Антизаключительное усиление контроллера PI использовало для прямой оси текущее управление.

Пропорциональное усиление контроллера PI использовало для квадратурной оси текущее управление.

Усиление интегратора контроллера PI использовало для квадратурной оси текущее управление.

Антизаключительное усиление контроллера PI использовало для квадратурной оси текущее управление.

Шаг расчета для блока (-1 для наследованного). Если вы используете этот блок в инициированной подсистеме, устанавливаете шаг расчета на-1. Если вы используете этот блок в модели шага непрерывной переменной, можно задать шаг расчета явным образом.

Приоритизируйте или поддержите отношение между d-и q-осями, когда блок ограничит напряжение.

Включите или отключите нулевую отмену на feedforward пути.

Включите или отключите напряжение перед управлением.

Предварительно управляйте параметрами

Прямая ось текущий вектор используется в интерполяционных таблицах для определения параметров. Для постоянных параметров машины не изменяйте значение по умолчанию.

Квадратурная ось текущий вектор, используемый в интерполяционных таблицах раньше, определяла параметры. Для постоянных параметров машины не изменяйте значение по умолчанию.

Матрица Ld используется в качестве данных интерполяционной таблицы. Для постоянной машины параметры изменяют только постоянный множитель, например, Ld * ones(3, 3).

Матрица Lq используется в качестве данных интерполяционной таблицы. Для постоянной машины параметры изменяют только постоянный множитель, например, Lq * ones(3, 3).

Матрица потокосцепления постоянного магнита используется в интерполяционной таблице. Для постоянной машины параметры изменяют только постоянный множитель, например, psim * ones(3, 3).

Образцовые примеры

Electric Engine Dyno

Электродвигатель Dyno

Смоделируйте тест динамометра электромобиля. Тестовая среда содержит асинхронную машину (ASM) и внутренний постоянный магнит синхронную машину (IPMSM), соединенный спина к спине через механический вал. Обе машины питаются высоковольтными батареями через управляемые трехфазные конвертеры. ASM на 164 кВт производит крутящий момент загрузки. IPMSM на 35 кВт является электрической машиной под тестом. Машина Управления Под Тестом (IPMSM) подсистема управляет крутящим моментом IPMSM. Контроллер включает многоскоростную основанную на PI управляющую структуру. Уровень управления крутящим моментом разомкнутого цикла медленнее, чем уровень текущего управления с обратной связью. Планирование задач для контроллера реализовано как конечный автомат Stateflow®. Машина Загрузки Управления (ASM) подсистема использует один уровень, чтобы контролировать скорость ASM. Подсистема Визуализации содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Energy Balance in a 48V Starter
                Generator

Энергетический баланс в 48-вольтовом генераторе начинающего

Внутренний постоянный магнит синхронная машина (IPMSM), используемый в качестве начинающего/генератора в упрощенной 48-вольтовой автомобильной системе. Система содержит 48-вольтовую электрическую сеть и 12-вольтовую электрическую сеть. Двигатель внутреннего сгорания (ICE) представлен основными механическими блоками. IPMSM действует в качестве двигателя, пока ICE не достигает скорости холостого хода, и затем это действует в качестве генератора. IPMSM подает питание к 48-вольтовой сети, которая содержит потребителя электроэнергии R3. 48-вольтовая сеть подает питание к 12-вольтовой сети, которая имеет двух потребителей: R1 и R2. Общее время симуляции (t) составляет 0,5 секунды. В t = 0,05 секунды, ICE включает. В t = 0,1 секунды, R3 включает. В t = 0,3 секунды, R2 включает и увеличивает нагрузку на 12-вольтовую электрическую сеть. Подсистема контроллера EM включает многоскоростную основанную на PI структуру каскадного регулирования, которая имеет внешний цикл управления напряжения и два внутренних контура управления током. Планирование задач в подсистеме Управления реализовано как конечный автомат Stateflow®. Подсистема контроллера DCDC реализует простой контроллер PI для Понижающего конвертера DC-DC, который питает 12-вольтовую сеть. Подсистема Осциллографов содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

IPMSM Torque Control in a Parallel
                HEV

Управление крутящим моментом IPMSM в параллельном HEV

Упрощенный параллельный гибридный электромобиль (HEV). Внутренний постоянный магнит синхронная машина (IPMSM) и двигатель внутреннего сгорания (ICE) обеспечивают движение автомобиля. IPMSM действует и в автомобильных и в генерирующих режимах. Передача автомобиля и дифференциал реализованы с помощью модели сокращения механизма фиксированного отношения. Подсистема контроллера Автомобиля преобразовывает входные параметры драйвера в команды крутящего момента. Стратегия управления автомобиля реализована как конечный автомат Stateflow®. Подсистема контроллера ICE управляет крутящим моментом двигателя внутреннего сгорания. Подсистема контроллера Диска управляет крутящим моментом IPMSM. Подсистема Осциллографов содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

IPMSM Torque Control in a Series
                HEV

Управление крутящим моментом IPMSM в ряду HEV

Внутренний постоянный магнит синхронная машина (IPMSM), продвигающий упрощенный серийный гибридный электромобиль (HEV). Идеальный конвертер DCDC, соединенный с высоковольтной батареей, питает IPMSM через управляемый трехфазный конвертер. Двигатель внутреннего сгорания управляемый генератор заряжает высоковольтную батарею. Передача автомобиля и дифференциал реализованы с помощью модели сокращения механизма фиксированного отношения. Подсистема контроллера Автомобиля преобразовывает входные параметры драйвера в соответствующие команды для IPMSM и генератора. Подсистема контроллера Диска управляет крутящим моментом IPMSM. Контроллер включает многоскоростную основанную на PI управляющую структуру. Уровень управления крутящим моментом разомкнутого цикла медленнее, чем уровень текущего управления с обратной связью. Планирование задач для контроллера реализовано как конечный автомат Stateflow®. Подсистема Осциллографов содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

IPMSM Torque
                Control in a Series-Parallel HEV

Управление крутящим моментом IPMSM в последовательно-параллельном HEV

Упрощенный последовательно-параллельный гибридный электромобиль (HEV). Внутренний постоянный магнит синхронная машина (IPMSM) и двигатель внутреннего сгорания (ICE) обеспечивают движение автомобиля. ICE также использует электрический генератор, чтобы перезарядить высоковольтную батарею во время управления. Передача автомобиля и дифференциал реализованы с помощью модели сокращения механизма фиксированного отношения. Подсистема контроллера Автомобиля преобразовывает входные параметры драйвера в команды крутящего момента. Стратегия управления автомобиля реализована как конечный автомат Stateflow®. Подсистема контроллера ICE управляет крутящим моментом двигателя внутреннего сгорания. Подсистема контроллера Генератора управляет крутящим моментом электрического генератора. Подсистема контроллера Диска управляет крутящим моментом IPMSM. Подсистема Осциллографов содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

IPMSM Torque Control in an
                Axle-Drive HEV

Управление крутящим моментом IPMSM в Диске оси HEV

Внутренний постоянный магнит синхронная машина (IPMSM), продвигающий упрощенный электромобиль диска оси. Высоковольтная батарея питает IPMSM через управляемый трехфазный конвертер. IPMSM действует и в автомобильных и в генерирующих режимах. Передача автомобиля и дифференциал реализованы с помощью модели сокращения механизма фиксированного отношения. Подсистема контроллера Автомобиля преобразовывает входные параметры драйвера в соответствующую команду крутящего момента. Подсистема контроллера Диска управляет крутящим моментом IPMSM. Контроллер включает многоскоростную основанную на PI управляющую структуру. Уровень управления крутящим моментом разомкнутого цикла медленнее, чем уровень текущего управления с обратной связью. Планирование задач для контроллера реализовано как конечный автомат Stateflow®. Подсистема Осциллографов содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

IPMSM Velocity Control

Скоростное управление IPMSM

Управляйте ротором, угловая скорость во внутреннем постоянном магните синхронной машине (IPMSM) основывала автомобильный диск электрической тяги. Высоковольтная батарея питает IPMSM через управляемый трехфазный конвертер. IPMSM действует и в автомобильных и в генерирующих режимах согласно загрузке. Идеальный источник крутящего момента обеспечивает загрузку. Подсистема Осциллографов содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции. Подсистема Управления включает многоскоростную основанную на PI структуру каскадного регулирования, которая имеет внешний угловой скоростной цикл управления и два внутренних контура управления током. Планирование задач в подсистеме Управления реализовано как конечный автомат Stateflow®. Во время одной второй симуляции угловой спрос на скорость составляет 0 об/мин, 500 об/мин, 2 000 об/мин, и затем 3 000 об/мин. Выше 1 630 об/мин IPMSM входит в полевой режим ослабления.

Ссылки

[1] Bernardes, T., В. Ф. Монтэгнер, Х. А. Грюндлинг и Х. Пинейро. "Дискретное время двигая наблюдателя режима для sensorless векторного управления постоянного магнита синхронная машина". Транзакции IEEE на Industrial Electronics. Издание 61, Номер 4, 2014, стр 1679–1691.

[2] Carpiuc, S. и К. Лазарь. "Быстро ограниченное прогнозирующее текущее управление в реальном времени в постоянном магните синхронные основанные на машине автомобильные диски тяги". Транзакции IEEE на Электрификации Транспортировки. Vol.1, Номер 4, 2015, стр 326–335.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Введенный в R2017b

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте