MTPA Control Reference

Вычислите ссылочные токи для Максимального крутящего момента на ампер (MTPA) и ослабляющей поле операции

  • Библиотека:
  • Motor Control Blockset / Средства управления / Ссылка Управления

Описание

Блок MTPA Control Reference вычисляет d - ось и q - текущие значения ссылки оси для максимального крутящего момента на ампер (MTPA) и ослабляющих поле операций. Вычисленные ссылочные текущие значения приводят к эффективному выходу для постоянного магнита синхронного двигателя (PMSM).

Блок принимает ссылочный крутящий момент и скорость механического устройства обратной связи и выводит соответствующий d - и q - текущие значения ссылки осей для MTPA и ослабляющих поле операций.

Блок вычисляет ссылочные текущие значения путем решения математических отношений. Вычисления используют систему единицы СИ. При работе с системой На модуль (PU) блок преобразует входные сигналы PU в единицы СИ, чтобы выполнить расчеты и преобразует их назад в значения PU при выходе.

Эти уравнения описывают расчет ссылочного d - оси и q - текущие значения оси блоком:

Математическая модель PMSM

Эти уравнения модели описывают динамику PMSM в системе координат потока ротора:

vd=idRs+ dλddt  ωeLqiq

vq=iqRs+ dλqdt + ωeLdid+ ωeλpm

λd=Ldid+ λpm

λq=Lqiq

Te= 32p(λpmiq+(Ld Lq)idiq)

Te TL=Jdωmdt +Bωm

где:

  • vd d - напряжение оси (Вольты).

  • vq q - напряжение оси (Вольты).

  • id d - ось, текущая (Амперы).

  • iq q - ось, текущая (Амперы).

  • Rs сопротивление обмотки фазы статора (Омы).

  • λpm потокосцепление постоянного магнита (Вебер).

  • λd d - потокосцепление оси (Вебер).

  • λq q - потокосцепление оси (Вебер).

  • ωe электрическая скорость, соответствующая частоте напряжений статора (Радианы / секунда).

  • ωm скорость механического устройства ротора (Радианы / секунда).

  • Ld d - ось извилистая индуктивность (Генри).

  • Lq q - ось извилистая индуктивность (Генри).

  • Te электромеханический крутящий момент, произведенный PMSM (Nm).

  • TL крутящий момент нагрузки (Nm).

  • p количество моторных пар полюса.

  • J коэффициент инерции (kg-m2).

  • B коэффициент трения (kg-m2/секунда).

Номинальная скорость

Номинальная скорость является максимальной частотой вращения двигателя в номинальном напряжении и оцененной загрузке, за пределами ослабляющей поле области. Эти уравнения описывают расчет моторной номинальной скорости.

Ограничение напряжения инвертора задано путем вычисления d - оси и q - напряжения оси:

vdo= ωeLqiq

vqo=ωe(Ldid+ λpm)

vmax= vdc 3 Rsimax  vdo2+ vqo2

Текущий предельный круг задает текущее ограничение, которое может быть рассмотрено как:

imax2= id 2+ iq2

В предыдущем уравнении, id нуль для поверхностного PMSMs. Для внутреннего PMSMs, значений id и iq соответствие MTPA рассматривается.

Используя предыдущие отношения, мы можем вычислить номинальную скорость как:

ωbase= 1p vmax(Lqiq)2+(Ldid+ λpm)2

где:

  • ωe электрическая скорость, соответствующая частоте напряжений статора (Радианы / секунда).

  • ωbase механическая номинальная скорость двигателя (Радианы / секунда).

  • id d - ось, текущая (Амперы).

  • iq q - ось, текущая (Амперы).

  • vdo d - напряжение оси когда id нуль (Вольты).

  • vqo q - напряжение оси когда iq нуль (Вольты).

  • Ld d - ось извилистая индуктивность (Генри).

  • Lq q - ось извилистая индуктивность (Генри).

  • Rs сопротивление обмотки фазы статора (Омы).

  • λpm потокосцепление постоянного магнита (Вебер).

  • vd d - напряжение оси (Вольты).

  • vq q - напряжение оси (Вольты).

  • vmax максимальная основная линия к нейтральному напряжению (пик), предоставленный двигателю (Вольты).

  • vdc напряжение постоянного тока, предоставленное инвертору (Вольты).

  • imax максимальная фаза, текущая (пик) двигателя (Амперы).

  • p количество моторных пар полюса.

Поверхностный PMSM

Для поверхностного PMSM можно достигнуть максимального крутящего момента при помощи нулевого d - ось, текущая, когда двигатель ниже номинальной скорости. Для ослабляющей поле операции ссылочного d - текущая ось вычисляется постоянным напряжением постоянное управление степени (CVCP) алгоритм, заданный этими уравнениями:

Если ωm ωbase:

  • id_mtpa= 0

  • iq_mtpa= Tref32pλpm

  • id_sat= id_mtpa= 0

  • iq_sat=sat(iq_mtpa,  imax)

Если ωm> ωbase:

  • id_fw= (ωe_base ωe)λpmωeLd

  • id_sat=max(id_fw,  imax)

  • iq_fw= Tref32pλpm

  • iq_lim= imax2 id_sat2

  • iq_sat=sat(iq_fw,  iq_lim )

Функция насыщения используется для расчета iq_sat описан ниже:

Если iq_fw< iq_lim,

iq_sat= iq_lim

Если iq_fw>iq_lim,

iq_sat= iq_lim

Если  iq_limiq_fwiq_lim,

iq_sat= iq_fw

Блок выводит следующие значения:

Idref=id_sat

Iqref=iq_sat

где:

  • ωe электрическая скорость, соответствующая частоте напряжений статора (Радианы / секунда).

  • ωm скорость механического устройства ротора (Радианы / секунда).

  • ωbase механическая номинальная скорость двигателя (Радианы / секунда).

  • ωe_base электрическая номинальная скорость двигателя (Радианы / секунда).

  • id_mtpa d - фаза оси текущее соответствие MTPA (Амперы).

  • iq_mtpa q - фаза оси текущее соответствие MTPA (Амперы).

  • Tref ссылочный крутящий момент (Nm).

  • p количество моторных пар полюса.

  • λpm потокосцепление постоянного магнита (Вебер).

  • id_fw d - поле оси, слабеющее текущий (Амперы).

  • iq_fw q - поле оси, слабеющее текущий (Амперы).

  • Ld d - ось извилистая индуктивность (Генри).

  • imax максимальная фаза, текущая (пик) двигателя (Амперы).

  • id_sat d - насыщение оси, текущее (Амперы).

  • iq_sat q - насыщение оси, текущее (Амперы).

  • Idref d - ось текущее соответствие ссылочному крутящему моменту и задающей скорости (Амперы).

  • Iqref q - ось текущее соответствие ссылочному крутящему моменту и задающей скорости (Амперы).

Внутренний PMSM

Для внутреннего PMSM можно достигнуть максимального крутящего момента путем вычисления d - оси и q - токи ссылки оси от уравнения крутящего момента. Для ослабляющей поле операции ссылочного d - текущая ось вычисляется напряжением и текущим ограниченным максимальным управлением крутящим моментом (VCLMT) алгоритм.

Ссылочные токи для MTPA и полевых операций ослабления заданы этими уравнениями:

im_ref= 2Tref3pλpm

im=max(im_ref,  imax)

id_mtpa=λpm4(LqLd)λpm216(LqLd)2+im22

iq_mtpa=im2(id_mtpa)2

vdo=ωeLqiq

vqo=ωe(Ldid+ λpm)

vdo2+vqo2=vmax2

(Lqiq)2+(Ldid+ λpm)2 vmax2ωe2

iq= imax2 id2

(Ld2 Lq2)id2+2λpmLdid+ λpm2+ Lq2imax2vmax2ωe2=0

id_fw= λpmLd+ (λpmLd)2 (Ld2 Lq2)(λpm2+  Lq2imax2 vmax2ωe2  )(Ld2 Lq2)

iq_fw= imax2 id_fw2

Если ωm ωbase,

Idref= id_mtpa

Iqref= iq_mtpa

Если ωm> ωbase,

Idref=max(id_fw,imax)

iq_fw= imax2 id_fw2

Если iq_fw<im,

Iqref=iq_fw

Если iq_fwim,

Iqref=im

Для отрицательных ссылочных значений крутящего момента, знака im и Iqref обновляются и уравнения изменяются соответственно.

где:

  • im_ref предполагаемый максимальный ток, чтобы произвести ссылочный крутящий момент (Амперы).

  • im влажное значение предполагаемого максимального тока (Амперы).

  • id_max максимальный d - фаза оси, текущая (пик) (Амперы).

  • iq_max максимальный q - фаза оси, текущая (пик) (Амперы).

  • Tref ссылочный крутящий момент (Nm).

  • Idref d - ось текущий компонент, соответствующий ссылочному крутящему моменту и задающей скорости (Амперы).

  • Iqref q - ось текущий компонент, соответствующий ссылочному крутящему моменту и задающей скорости (Амперы).

  • p количество моторных пар полюса.

  • λpm потокосцепление постоянного магнита (Вебер).

  • id_mtpa d - фаза оси текущее соответствие MTPA (Амперы).

  • iq_mtpa q - фаза оси текущее соответствие MTPA (Амперы).

  • Ld d - ось извилистая индуктивность (Генри).

  • Lq q - ось извилистая индуктивность (Генри).

  • imax максимальная фаза, текущая (пик) двигателя (Амперы).

  • vmax максимальная основная линия к нейтральному напряжению (пик), предоставленный двигателю (Вольты).

  • vdo d - напряжение оси когда id нуль (Вольты).

  • vqo q - напряжение оси когда iq нуль (Вольты).

  • ωe электрическая скорость, соответствующая частоте напряжений статора (Радианы / секунда).

  • id d - ось, текущая (Амперы).

  • iq q - ось, текущая (Амперы).

  • id_fw d - поле оси, слабеющее текущий (Амперы).

  • iq_fw q - поле оси, слабеющее текущий (Амперы).

  • ωbase механическая номинальная скорость двигателя (Радианы / секунда).

Порты

Входной параметр

развернуть все

Ссылочное входное значение крутящего момента, для которого блок вычисляет ссылочный ток.

Типы данных: single | double | fixed point

Ссылочное механическое значение скорости, для которого блок вычисляет ссылочный ток.

Типы данных: single | double | fixed point

Вывод

развернуть все

Ссылочный d - фаза оси, текущая, который может эффективно сгенерировать входной крутящий момент и значения скорости.

Типы данных: single | double | fixed point

Ссылочный q - фаза оси, текущая, который может эффективно сгенерировать входной крутящий момент и значения скорости.

Типы данных: single | double | fixed point

Параметры

развернуть все

Тип PMSM на основе местоположения постоянных магнитов.

Количество пар полюса, доступных в двигателе.

Сопротивление фазы статора, извилистой (Омы).

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Type of motor на Interior PMSM.

Статор извилистая индуктивность (Генри) вдоль d - ось вращающейся системы координат dq.

Статор извилистая индуктивность (Генри) вдоль q - ось вращающейся системы координат dq.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Type of motor на Interior PMSM.

Магнитное потокосцепление между обмотками статора и постоянными магнитами на роторе (weber).

Максимальная фаза текущий предел для двигателя (амперы).

Напряжение на шине DC (вольты)

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Type of motor на Interior PMSM.

Модуль входных значений блока.

Скорость двигателя в номинальном напряжении и номинальном токе за пределами полевой области ослабления.

Текущее соответствие 1 на модуль. Мы рекомендуем, чтобы вы использовали максимальный ток, обнаруженный Аналого-цифровым преобразователем (ADC) как базовый ток.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Input signal units на Per-Unit (PU).

Ссылки

[1] B. Bose, современная силовая электроника и диски AC. Prentice Hall, 2001. ISBN 0 13 016743 6.

[2] Morimoto, Shigeo, Масайука Санада и Еджи Такеда. "Операция широкой скорости внутреннего постоянного магнита синхронные двигатели с высокоэффективным текущим регулятором". Транзакции IEEE на Промышленных Приложениях, Издании 30, Выпуске 4, июль/август 1994, стр 920-926.

[3] Литий, Muyang. "Ослабляющее поток управление для постоянного магнита синхронные двигатели на основе Z-исходных инверторов". Магистерская диссертация, Университет Маркетт, e-Publications@Marquette, осень 2014 года.

[4] Briz, Фернандо, Майкл В. Дегнер и Роберт Д. Лоренц. "Анализ и проектирование текущих регуляторов, использующих комплексные векторы". Транзакции IEEE на Промышленных Приложениях, Издании 36, Выпуске 3, Могут/Июнь 2000, стр 817-825.

[5] Лоренц, Роберт Д., Томас Липо и Дональд В. Новотни. "Движение управляет с асинхронными двигателями". Продолжения IEEE, Издания 82, Выпуска 8, август 1994, стр 1215-1240.

[6] Briz, Фернандо, и др. "Текущий и регулирование потока в ослабляющей поле операции [асинхронных двигателей]". Транзакции IEEE на Промышленных Приложениях, Издании 37, Выпуске 1, Яне/Феврале 2001, стр 42-50.

[7] Указания по применению TI, "Sensorless-FOC с ослаблением потока и MTPA для электроприводов IPMSM".

Расширенные возможности

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

Преобразование фиксированной точки
Спроектируйте и симулируйте системы фиксированной точки с помощью Fixed-Point Designer™.

Введенный в R2020a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте