Бесщеточный двигатель постоянного тока

В этом примере показано, как системная модель бесщеточного двигателя постоянного тока (т.е. сервопривод) может быть создана и параметрирована на основе информации о таблице данных. Двигатель и драйвер моделируются как одна подсистема маскированная. При просмотре модели в Simulink® выберите Motor и блок драйверов, и введите Ctrl+U, чтобы посмотреть под маской и видеть структуру модели.

Эта модель бесщеточного двигателя постоянного тока использует стандартную настройку. Внутренняя обратная связь управляет текущий, и внешняя обратная связь контролирует скорость вращения двигателя. Спрос на скорость установлен напряжением, представленным в контакте Vref и моторном направлении напряжением, представленным в контакте Vdir. Если напряжение в контакте Vbrk идет высоко, то Vref заменен, и спрос на скорость обнуляется, чтобы реализовать торможение.

В этой модели спрос на скорость установлен в 2 В, который соответствует 40,000 об/мин. После одной секунды контакт Vdir установлен высоко, и моторные реверсы к-40,000rpm. В 2 секунды тормозящий контакт Vbrk установлен высоко, и двигатель замедляется, чтобы обнулить об/мин. КПД бесщеточного двигателя постоянного тока вычисляется как отношение механической энергии к электроэнергии в. Следовательно это может быть кратковременно за пределами от 0 до 100-процентной области значений из-за инерции ротора.

Таблица данных производителя для бесщеточного двигателя постоянного тока дает крутящий момент останова как 0.44mNm, максимальная допустимая скорость как 100,000 об/мин, механическая постоянная времени как 5 мс, инерция ротора как 0.005gcm^2, КПД как 41 процент в 0.23mNm и 40,000 об/мин, ток без загрузок как 22mA и номинальное напряжение как 12 В. Постоянная времени основана на использовании моторного драйвера производителя, который использует коммутацию блока. Моторный драйвер может быть сконфигурирован так, чтобы, когда напряжение ссылки скорости как в его максимуме +5V, скорость, которой управляют, составила 100,000 об/мин.

Блок Servomotor в подсистеме Двигателя и драйвера используется, чтобы смоделировать внутреннюю текущую обратную связь плюс механические энергии баланса и электроэнергии. Для разработки системы не обычно необходимо смоделировать текущее переключение, которым управляет моторный драйвер, тогда как обеспечение правильных характеристик скорости крутящего момента и текущий чертивший от предоставления DC. Вектор максимальных значений крутящего момента на практике определяется максимальным текущим драйвером. Моторные драйверы обычно имеют максимальную текущую установку, которая должна быть соответствующей к максимальному расчетному моторному крутящему моменту или максимальному крутящему моменту, который должен быть применен к загрузке, если двигатель чрезмерно определен. Здесь вектор максимальных значений крутящего момента собирается быть моторным крутящим моментом останова до и вне максимальной скорости 100,000 об/мин. Предположение - то, что система, в которой используются двигатель и драйвер, будет заботиться об обеспечении, что двигатель не перегревается путем работы слишком долго в высоком крутящем моменте и комбинациях скорости.

Моторные электрические потери состоят из двух условий. Первой является постоянная составляющая потерь, которая независима от загрузки, и это вычисляется как Vcc*I0, где Vcc является номинальным напряжением предоставления, и I0 является постоянный ток без загрузок, чертивший от источника питания драйвера. Обратите внимание на то, что, если коммутация блока используется, что касается драйвера, этот пример на основе, I0 будет дважды током в энергичной обмотке фазы. Второй термин потерь пропорционален квадрату мгновенной текущей обмотки для электродвигателя. Это может быть аппроксимировано как термин, который пропорционален квадрату среднего крутящего момента. Два условия потерь реализованы блоком Servomotor.

Существует три параметра маски Двигателя и драйвера, которые должны быть настроены, чтобы совпадать со значениями таблицы данных. Это пропорциональные и интегральные усиления для контроллера обратной связи скорости и постоянная времени для внутреннего цикла текущий контроллер. Здесь, таблица данных дает постоянную времени без загрузок как 5 мс. Типичное эмпирическое правило - то, что внутренний цикл управления должен быть по крайней мере в десять раз быстрее, чем внешний цикл. Это означает постоянную времени 0,5 мс для текущего контроллера. С этим набором значений затем увеличен пропорциональный термин, пока постоянная времени скорости не составляет приблизительно 5 мс. Интегральное усиление должно затем быть установлено при выполнении шага скорости при загрузке и увеличено, пока установившаяся ошибка не удалена в порядке 5 мс. Некоторая точная настройка двух усилений затем необходима, чтобы восстановить время нарастания на 5 мс ни при какой загрузке.