PM Synchronous Motor Drive

Реализуйте диск управления вектором Постоянного магнита синхронного двигателя (PMSM)

Библиотека

Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Электроприводы / Диски AC

Описание

Блок PM Synchronous Motor Drive (AC6) представляет классический векторный диск управления для постоянных синхронных двигателей. Этот диск показывает регулировку скорости с обратной связью на основе векторного метода управления. Цикл регулировки скорости выводит ссылочный электромагнитный крутящий момент машины. Прямая ссылка и квадратура (dq) компоненты статора текущее соответствие крутящему моменту, которым управляют, выведена на основе векторной стратегии управления. Ссылка dq компоненты текущего статора затем используется, чтобы получить необходимые сигналы логического элемента для инвертора через токовый контроллер гистерезисной полосы.

Основное преимущество этого диска по сравнению с управляемыми скаляром дисками, его быстрый динамический ответ. Свойственный эффект связи между крутящим моментом и потоком в машине управляем посредством разъединения (ориентация потока статора) управление, которое позволяет крутящему моменту и потоку управляться независимо. Однако из-за ее сложности расчета, реализация этого диска требует быстро вычислительных процессоров или DSPS.

Примечание

В программном обеспечении Simscape™ Electrical™ Specialized Power Systems блок PM Synchronous Motor Drive обычно называется AC6 электропривод.

Блок PM Synchronous Motor Drive использует эти блоки из библиотеки Electric Drives / Fundamental Drive Blocks:

Контроллер скорости (AC)
Векторный контроллер (PMSM)
Шина DC
(Трехфазный) инвертор

Модель дискретна. Хорошие результаты симуляции были получены с 2 µ s временной шаг. Чтобы симулировать цифровое устройство контроллера, система управления имеет два различного времени выборки:

Контроллер скорости время выборки
Векторное время выборки контроллера

Контроллер скорости время выборки должен быть кратным векторному времени выборки контроллера. Последнее время выборки должно быть кратным шагу времени симуляции. Инвертор среднего значения позволяет использование больших шагов времени симуляции, поскольку это не генерирует небольшие постоянные времени (из-за демпферов RC) свойственный к подробному конвертеру. В течение векторного времени выборки контроллера 75 мкс хорошие результаты симуляции были получены для шага времени симуляции 75 мкс. Шаг времени симуляции не может, конечно, быть выше, чем векторный временной шаг контроллера.

Текущий прямой ID статора компонента* обнуляется в векторном блоке контроллера, потому что поток ротора предоставляется постоянными магнитами.

Параметры

Общий

Output bus mode

Выберите, как выходные переменные организованы. Если вы выбираете Multiple output buses (значение по умолчанию), блок имеет три отдельных выходных шины для двигателя, конвертера и переменных контроллера. Если вы выбираете Single output bus, все переменные выводятся на одной шине.

Model detail level

Выберите между подробным и инвертором среднего значения. Значением по умолчанию является Detailed.

Mechanical input

Выберите между крутящим моментом нагрузки, частотой вращения двигателя и портом вращательного механического устройства как механический вход. Значением по умолчанию является Torque Tm

Если вы выбираете и применяете крутящий момент нагрузки, выход является частотой вращения двигателя согласно следующему дифференциальному уравнению, которое описывает механическую системную динамику:

$T_{e} = J \frac{d}{d t} ω_{r} + F ω_{r} + T_{m}$

Эта механическая система включена в модель электродвигателя.

Если вы выбираете частоту вращения двигателя как механический вход, то вы получаете электромагнитный крутящий момент, как выведено, позволяя вам представлять внешне механическую системную динамику. Внутренняя механическая система не используется с этим механическим входным выбором и инерцией, и вязкие параметры трения не отображены.

Для порта вращательного механического устройства порт подключения S значит механический ввод и вывод. Это позволяет прямую связь со средой Simscape. Механическая система двигателя также включена в диск и основана на том же дифференциальном уравнении.

Смотрите механическую связь двух электроприводов.

Use signal names as labels

Когда вы устанавливаете этот флажок, Motorconv, и Ctrl измерение выходные параметры использует имена сигнала, чтобы идентифицировать метки шины. Выберите эту опцию для приложений, которые требуют, чтобы метки сигнала шины имели только алфавитно-цифровые символы.

Когда этот флажок снимается (значение по умолчанию), измерение, выход использует определение сигнала, чтобы идентифицировать метки шины. Метки содержат неалфавитно-цифровые символы, которые несовместимы с некоторыми приложениями Simulink^®.

Постоянный магнит синхронная вкладка машины

Вкладка Permanent Magnet Synchronous Machine отображает параметры блока Permanent Magnet Synchronous Machine Основных Блоков (powerlib) библиотека.

Конвертеры и вкладка шины DC

Раздел выпрямителя

Раздел Rectifier вкладки Converters and DC Bus отображает параметры блока Universal Bridge Основных Блоков (powerlib) библиотека. Для получения дополнительной информации о параметрах Универсэл-Бридж обратитесь к странице с описанием Универсэл-Бридж.

Раздел шины DC

Capacitance: Емкость шины DC (F). Значением по умолчанию является 2000e-6.

Торможение раздела прерывателя

Resistance: Тормозящее сопротивление прерывателя раньше избегало повышенного напряжения шины во время моторного замедления или когда крутящий момент нагрузки имеет тенденцию ускорять двигатель (Омы). Значением по умолчанию является 8.
Chopper frequency: Тормозящая частота прерывателя (Гц). Значением по умолчанию является 4000.
Activation voltage: Динамическое торможение активируется, когда напряжение на шине достигает верхнего предела гистерезисной полосы. Следующая фигура иллюстрирует тормозящую логику гистерезиса прерывателя. Значением по умолчанию является 320.
Shutdown voltage: Динамическое торможение закрывается, когда напряжение на шине достигает нижнего предела гистерезисной полосы. Значением по умолчанию является 310. Логику гистерезиса прерывателя показывают в следующем рисунке.

Раздел инвертора

Раздел Inverter вкладки Converters and DC Bus отображает параметры блока Universal Bridge Основных Блоков (powerlib) библиотека. Для получения дополнительной информации о параметрах Универсэл-Бридж обратитесь к странице с описанием Универсэл-Бридж.

Инвертор среднего значения использует следующие параметры.

Source frequency: Частота трехфазного источника напряжения (Гц). Значением по умолчанию является 60.
On-state resistance: Сопротивление на состоянии устройств инвертора (Омы). Значением по умолчанию является 1e-3.

Вкладка контроллера

Regulation type: Это всплывающее меню позволяет вам выбирать между регулированием крутящего момента и скоростью. Значением по умолчанию является Speed regulation
Modulation type: Выберите гистерезис или модуляцию вектора пробела. Типом модуляции по умолчанию является Hysteresis.
Schematic: Когда вы нажимаете эту кнопку, схема, иллюстрирующая скорость и векторную схематику контроллеров, появляется.

Контроллер скорости раздел

Speed ramps — Acceleration: Максимальное изменение скорости позволено во время моторного ускорения (об/мин/с). Чрезмерно большое положительное значение может вызвать пониженное напряжение шины DC. Этот параметр используется в режиме регулирования скорости только. Значением по умолчанию является 1000.
Speed ramps — Deceleration: Максимальное изменение скорости позволено во время моторного замедления (об/мин/с). Чрезмерно большая отрицательная величина может вызвать повышенное напряжение шины DC. Этот параметр используется в режиме регулирования скорости только. Значением по умолчанию является -1000.
Speed cutoff frequency: Первый порядок измерения скорости частота среза фильтра lowpass (Гц). Этот параметр используется в режиме регулирования скорости только. Значением по умолчанию является 100.
Speed controller sampling time: Контроллер скорости время (время) выборки. Время выборки должно быть кратным шагу времени симуляции. Значением по умолчанию является 7*20e-6.
PI regulator — Proportional gain: Контроллер скорости пропорциональная составляющая. Этот параметр используется в режиме регулирования скорости только. Значением по умолчанию является 5.
PI regulator — Integral gain: Контроллер скорости интегральная составляющая. Этот параметр используется в режиме регулирования скорости только. Значением по умолчанию является 100.
Torque output limits — Negative: Максимальный отрицательный потребованный крутящий момент применился к двигателю токовым контроллером (N.m). Значением по умолчанию является -17.8.
Torque output limits — Positive: Максимальный положительный потребованный крутящий момент применился к двигателю токовым контроллером (N.m). Значением по умолчанию является 17.8.

Векторный раздел контроллера

Sampling time

Векторное время (время) выборки контроллера. Время выборки должно быть кратным шагу времени симуляции. Значением по умолчанию является 20e-6.

Current controller hysteresis band

Текущая гистерезисная пропускная способность. Значением по умолчанию является 0.1. Это значение является общей пропускной способностью, распределенной симметрично вокруг текущего сетбола (A). Следующая фигура иллюстрирует случай, где текущий сетбол^*, и текущая гистерезисная пропускная способность установлена в дуплекс.

Этот параметр не используется при использовании инвертора среднего значения.

Примечание

Эта пропускная способность может быть превышена, потому что симуляция фиксированного шага используется. Блок перехода уровня необходим, чтобы передать данные между различными частотами дискретизации. Этот блок вызывает задержку сигналов логического элемента, таким образом, ток может превысить гистерезисную полосу.

Maximum switching frequency

Максимальный инвертор, переключающий частоту (Гц). Значением по умолчанию является 20e3. Этот параметр не используется при использовании инвертора среднего значения.

Show/Hide Autotuning Control

Щелкните, чтобы показать или скрыть параметры инструмента Autotuning Control.

Автоматическая настройка Раздела циклов PI

Desired damping [zeta]: Задайте коэффициент затухания, используемый для вычисления усилений Кп и Ки блока Speed Controller (AC). Значением по умолчанию является 0.9.
Desired response time @ 5% [Trd (sec)]: Задайте желаемое время урегулирования блока Speed Controller (AC). Это - время, требуемое для ответа контроллера достигнуть и остаться в 5-процентной области значений целевого значения. Значением по умолчанию является 0.1.
Bandwidth ratio (InnerLoop/SpeedLoop): Задайте отношение между пропускной способностью и собственной частотой регулятора. Значением по умолчанию является 30.
Calculate PI regulator gains: Вычислите Proportional gain и параметры Integral gain блока Speed Controller (AC). Расчет основан на Desired damping [zeta], Desired response time @ 5% и параметрах Bandwidth ratio (InnerLoop/SpeedLoop). Вычисленные значения отображены в маске блока Drive. Нажмите Apply или OK, чтобы подтвердить их.

Блокируйте вводы и выводы

SP: Скорость или сетбол крутящего момента. Сетбол скорости может быть ступенчатой функцией, но уровень изменения скорости будет следовать за ускорением / пандусы замедления. Если крутящий момент нагрузки и скорость будут иметь противоположные знаки, ускоряющийся крутящий момент будет суммой электромагнитных и крутящих моментов нагрузки.
Tm или Wm: Механический вход: крутящий момент нагрузки (TM) или частота вращения двигателя (Wm).
A, B, C: Три терминала фазы электропривода.
Wm или Te: Механический выход: частота вращения двигателя (Wm) или электромагнитный крутящий момент (Те).

Когда параметр Output bus mode устанавливается на Multiple output buses, блок имеет следующие три выходных шины:

Motor

Моторный вектор измерения. Этот вектор позволяет вам наблюдать переменные двигателя с помощью блока Селектора Шины.

Conv

Трехфазный вектор измерения конвертеров. Этот вектор содержит:

Напряжение на шине DC
Выпрямитель текущий выход
Текущий вход инвертора

Обратите внимание на то, что все текущие значения и значения напряжения мостов могут визуализироваться с блоком Multimeter.

Ctrl

Вектор измерения контроллера. Этот вектор содержит:

Ссылка крутящего момента
Скоростная погрешность (различие между ссылкой скорости сползают и фактическая скорость),
Пандус ссылки скорости или ссылка крутящего момента

Когда параметр Output bus mode устанавливается на Single output bus, блок группирует Двигатель, Conv и Ctrl выходные параметры в одну шину выход.

Технические требования модели

Библиотека содержит набор параметров диска на 3 л. с. Технические требования диска на 3 л. с. показывают в следующей таблице.

3 HP Drive Specifications

Управляйте входным напряжением
	Амплитуда	220 В
	Частота	60 Гц
Моторная номинальная стоимость
	Степень	3 л. с.
	Скорость	1800
	Напряжение	300

Примеры

ac6_example пример иллюстрирует симуляцию электропривода AC6 со стандартным условием загрузки.

Ссылки

[1] Bose, B. K. Современная силовая электроника и диски AC. Верхний Сэддл-Ривер, NJ: Prentice Hall, 2002.

[2] Краузе, P. C. Анализ электрического машинного оборудования. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1986.

Введен в R2006a

Документация