Induction Machine Field-Oriented Control (Single-Phase)

Дискретное время на модуль однофазная асинхронная машина, ориентированная на поле на управление

Библиотека:
Simscape / Электрический / Управление / Управление Асинхронной машиной

Описание

Блок Induction Machine Field-Oriented Control (Single-Phase) реализует однофазную асинхронную машину, ориентированную на поле на управляющую структуру.

Уравнения

Ориентированная на поле архитектура управления для однофазной асинхронной машины:

Можно обеспечить ссылку крутящего момента как вход, или, в случае регулировки скорости, сгенерировать ссылку внутренне с помощью контроллера скорости PI. Ссылка крутящего момента, как выведено от диспетчера скорости PI:

$T * = (K_{p_ω} + K_{i_ω} \frac{T_{s} z}{z - 1}) (ω_{r e f} - ω_{r})$

где _ωr является ротором угловая механическая скорость в rad/s.

Блок генерирует ссылку потока как

$ψ * = \frac{2 π f_{n} ψ_{n}}{p \min (| ω_{r} |, \frac{2 π f_{n}}{p})}$

где:

p является количеством пар полюса.
_fn является расчетной частотой.
_ψn является расчетным потоком.

Текущие ссылки получены из параметров машины:

$i_{q} * = \frac{(L_{m s} + L_{l a r}) T *}{p a L_{m s} ψ *}$

$i_{d} * = \frac{ψ *}{a^{2} L_{m s}}$

где:

_Lms является основной извилистой взаимной индуктивностью.
_Llar является основной извилистой индуктивностью утечки ротора.
a является вспомогательным-к-основному отношением поворота обмоток.

Угол вычисляется путем решения:

$\frac{d θ}{d t} = p ω_{r} + \frac{a^{3} L_{m s} R_{a r}}{ψ^{*} (L_{m s} + L_{l a r})}$

Преобразование к стационарной системе координат сделано при помощи:

$(\begin{matrix} i_{a} \\ i_{b} \end{matrix}) = (\begin{matrix} a^{2} \sin (θ) & a^{2} \cos (θ) \\ \cos (θ) & - \sin (θ) \end{matrix}) (\begin{matrix} i_{d} \\ i_{q} \end{matrix})$

Ограничения

Управляющая структура реализована в одной частоте дискретизации.

Порты

Входной параметр

развернуть все

`Reference` — Крутящий момент или ссылка скорости вращения
скаляр

Задайте ссылку скорости вращения, в rad/s или ссылке крутящего момента, в Nm.

Типы данных: single | double

`iab` — Токи статора
скаляр

Токи статора для основных и вспомогательных обмоток.

Типы данных: single | double

`wr` — Ротор угловая скорость
скаляр

Измеренный ротор угловая скорость, в rad/s.

Типы данных: single | double

Вывод

развернуть все

`G` — Импульсы логического элемента инвертора
0 | 1

Импульсы логического элемента инвертора в виде булевской переменной. Потеря времени не рассматривается.

Типы данных: single | double

`Visualization` — Внутренние сигналы для визуализации
`Reference` | `Rotor velocity`| θ | `iab` | `iabRef` | `TqRef` | `FluxRef`

Соедините шиной содержащий внутренние сигналы для визуализации. Сигналы:

Ссылочный крутящий момент или скорость
Скорость ротора, в rad/s
θ, в радианах
Токи статора (iab), в A
Статор текущая ссылка (iabRef), в A
Закрутите ссылку (TqRef) в Nm
Ссылка потока (FluxRef), в Wb

Типы данных: single | double | bus

Параметры

развернуть все

Общий

`Control mode` — Задайте режим управления
`Speed control` (значение по умолчанию) | `Torque control`

Задайте режим управления. Ссылочный вход взят в качестве угловой скорости, в rad/s, для Speed control и закрутите в Nm для Torque control.

`Rated electrical frequency (Hz)` — Задайте оцененную электрическую частоту
60 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Расчетная электрическая частота, в Гц.

`Number of pole pairs` — Задайте пары полюса
2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Количество пар полюсов.

`Main winding rotor resistance, Rar' (Ohm)` — Задайте основное извилистое сопротивление ротора
3.7080 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Основное извилистое сопротивление ротора, в Омах.

`Main winding rotor leakage inductance, Llar' (H)` — Задайте основную извилистую индуктивность утечки ротора
0.0050 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Основная извилистая индуктивность утечки ротора, в H.

`Main winding mutual inductance, Lms (H)` — Задайте основную извилистую взаимную индуктивность
0.1595 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Основная извилистая взаимная индуктивность, в H.

`Auxiliary/main windings turn ratio` — Укажите, что вспомогательные-к-основному обмотки поворачивают отношение
1.1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Вспомогательные-к-основному обмотки поворачивают отношение.

`Fundamental sample time (s)` — Задайте шаг расчета блока
`5e-6` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Шаг расчета для блока, в s.

`Control sample time (s)` — Задайте время контрольной выборки
`5e-5` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Время контрольной выборки, в s.

Внешний контур

Эта таблица показывает, как видимость некоторых параметров во вкладке Outer Loop зависит от опции, которую вы выбираете для параметра Режима управления во вкладке General.

Режим управления	Доступные параметры
Регулировка скорости	Контроллер скорости пропорциональная составляющая
	Контроллер скорости интегральная составляющая
	Контроллер скорости антизаключительное усиление интеграла
	Максимальный крутящий момент (Nm)
	Минимальный крутящий момент (Nm)
	Расчетный поток (Wb)
Закрутите управление	Расчетный поток (Wb)

`Speed controller proportional gain` — Задайте контроллер скорости пропорциональная составляющая
1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Пропорциональная составляющая для контроллера скорости PI.

`Speed controller integral gain` — Задайте контроллер скорости интегральная составляющая
10 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Интегральная составляющая для контроллера скорости PI.

`Speed controller integral anti-windup gain` — Задайте контроллер скорости антизаключительное усиление интеграла
1000 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Интегральное антизаключительное усиление.

`Maximum torque (Nm)` — Задайте максимальный крутящий момент
5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальный крутящий момент использовал в контроллере скорости насыщение в Nm.

`Minimum torque (Nm)` — Задайте минимальный крутящий момент
-5 (значение по умолчанию) | скаляр

Минимальный крутящий момент использовал в контроллере скорости насыщение в Nm.

`Rated flux (Wb)` — Задайте расчетный поток
0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Расчетный поток, в Wb. Расчетный поток используется для расчета ссылка потока.

Внутренний цикл

Эта таблица показывает, как видимость некоторых параметров во вкладке Inner Loop зависит от опции, которую вы выбираете для параметра типа Управления.

Управляйте типом	Доступные параметры
Гистерезисное управление	Текущая гистерезисная полоса (A)
Управление PI	A-фаза текущая пропорциональная составляющая
	A-фаза текущая интегральная составляющая
	A-фаза текущее антизаключительное усиление
	B-фаза текущая пропорциональная составляющая
	B-фаза текущая интегральная составляющая
	B-фаза текущее антизаключительное усиление

`Control type` — Задайте тип управления
`Hysteresis control` (значение по умолчанию) | `PI control`

Управляйте типом для текущего цикла управления.

`Current hysteresis band (A)` — Задайте текущую гистерезисную полосу
0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Текущая гистерезисная полоса для контроллера, в A.

`A-phase current proportional gain` — Основная извилистая текущая пропорциональная составляющая
1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Пропорциональная составляющая для A-фазы (основная обмотка) текущий контроллер.

`A-phase current integral gain` — Основная извилистая текущая интегральная составляющая
500 (значение по умолчанию)

Интегральная составляющая для A-фазы (основная обмотка) текущий контроллер.

`A-phase current anti-windup gain` — Основное извилистое текущее антизаключительное усиление
1000 (значение по умолчанию)

Антизаключительное усиление для A-фазы (основная обмотка) текущий контроллер.

`B-phase current proportional gain` — Вспомогательная извилистая текущая пропорциональная составляющая
1 (значение по умолчанию)

Пропорциональная составляющая для B-фазы (вспомогательная обмотка) текущий контроллер.

`B-phase current integral gain` — Вспомогательная извилистая текущая интегральная составляющая
500 (значение по умолчанию)

Интегральная составляющая для B-фазы (вспомогательная обмотка) текущий контроллер.

`B-phase current anti-windup gain` — Вспомогательное извилистое текущее антизаключительное усиление
1000 (значение по умолчанию)

Антизаключительное усиление для B-фазы (вспомогательная обмотка) текущий контроллер.

Ссылки

[1] Корреа, M. B. R., Жакобина, C. B., Лима, утра N., Да Силва, E. R. C. "Поле Ориентированное Управление Однофазного Диска Асинхронного двигателя". Запись PESC 98. 29-я Ежегодная Конференция специалистов по Силовой электронике IEEE. Издание 2, 1998, стр 990 - 996.

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Блоки

Induction Machine Current Controller | Induction Machine Direct Torque Control | Induction Machine Direct Torque Control (Single-Phase) | Induction Machine Direct Torque Control with Space Vector Modulator | Induction Machine Field-Oriented Control | Induction Machine Flux Observer | Induction Machine Scalar Control

Темы

Однофазная асинхронная машина, ориентированная на поле на управление

Введенный в R2018b

Документация

Induction Machine Field-Oriented Control (Single-Phase)

Описание

Уравнения

Ограничения

Порты

Входной параметр

Reference — Крутящий момент или ссылка скорости вращения скаляр

iab — Токи статора скаляр

wr — Ротор угловая скорость скаляр

Вывод

G — Импульсы логического элемента инвертора0 | 1

Visualization — Внутренние сигналы для визуализации Reference | Rotor velocity| θ | iab | iabRef | TqRef | FluxRef

Параметры

Общий

Control mode — Задайте режим управления Speed control (значение по умолчанию) | Torque control

Rated electrical frequency (Hz) — Задайте оцененную электрическую частоту60 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Number of pole pairs — Задайте пары полюса2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Main winding rotor resistance, Rar' (Ohm) — Задайте основное извилистое сопротивление ротора3.7080 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Main winding rotor leakage inductance, Llar' (H) — Задайте основную извилистую индуктивность утечки ротора0.0050 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Main winding mutual inductance, Lms (H) — Задайте основную извилистую взаимную индуктивность0.1595 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Auxiliary/main windings turn ratio — Укажите, что вспомогательные-к-основному обмотки поворачивают отношение1.1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Fundamental sample time (s) — Задайте шаг расчета блока 5e-6 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Control sample time (s) — Задайте время контрольной выборки 5e-5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Внешний контур

Speed controller proportional gain — Задайте контроллер скорости пропорциональная составляющая1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Speed controller integral gain — Задайте контроллер скорости интегральная составляющая10 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Speed controller integral anti-windup gain — Задайте контроллер скорости антизаключительное усиление интеграла1000 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Maximum torque (Nm) — Задайте максимальный крутящий момент5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Minimum torque (Nm) — Задайте минимальный крутящий момент-5 (значение по умолчанию) | скаляр

Rated flux (Wb) — Задайте расчетный поток0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Внутренний цикл

Control type — Задайте тип управления Hysteresis control (значение по умолчанию) | PI control

Current hysteresis band (A) — Задайте текущую гистерезисную полосу0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

A-phase current proportional gain — Основная извилистая текущая пропорциональная составляющая1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

A-phase current integral gain — Основная извилистая текущая интегральная составляющая500 (значение по умолчанию)

A-phase current anti-windup gain — Основное извилистое текущее антизаключительное усиление1000 (значение по умолчанию)

B-phase current proportional gain — Вспомогательная извилистая текущая пропорциональная составляющая1 (значение по умолчанию)

B-phase current integral gain — Вспомогательная извилистая текущая интегральная составляющая500 (значение по умолчанию)

B-phase current anti-windup gain — Вспомогательное извилистое текущее антизаключительное усиление1000 (значение по умолчанию)

Ссылки

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Блоки

Темы

Документация Simscape Electrical

Поддержка

`Reference` — Крутящий момент или ссылка скорости вращения
скаляр

`iab` — Токи статора
скаляр

`wr` — Ротор угловая скорость
скаляр

`G` — Импульсы логического элемента инвертора
0 | 1

`Visualization` — Внутренние сигналы для визуализации
`Reference` | `Rotor velocity`| θ | `iab` | `iabRef` | `TqRef` | `FluxRef`

`Control mode` — Задайте режим управления
`Speed control` (значение по умолчанию) | `Torque control`

`Rated electrical frequency (Hz)` — Задайте оцененную электрическую частоту
60 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Number of pole pairs` — Задайте пары полюса
2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Main winding rotor resistance, Rar' (Ohm)` — Задайте основное извилистое сопротивление ротора
3.7080 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Main winding rotor leakage inductance, Llar' (H)` — Задайте основную извилистую индуктивность утечки ротора
0.0050 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Main winding mutual inductance, Lms (H)` — Задайте основную извилистую взаимную индуктивность
0.1595 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Auxiliary/main windings turn ratio` — Укажите, что вспомогательные-к-основному обмотки поворачивают отношение
1.1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Fundamental sample time (s)` — Задайте шаг расчета блока
`5e-6` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Control sample time (s)` — Задайте время контрольной выборки
`5e-5` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Speed controller proportional gain` — Задайте контроллер скорости пропорциональная составляющая
1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Speed controller integral gain` — Задайте контроллер скорости интегральная составляющая
10 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Speed controller integral anti-windup gain` — Задайте контроллер скорости антизаключительное усиление интеграла
1000 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum torque (Nm)` — Задайте максимальный крутящий момент
5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Minimum torque (Nm)` — Задайте минимальный крутящий момент
-5 (значение по умолчанию) | скаляр

`Rated flux (Wb)` — Задайте расчетный поток
0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Control type` — Задайте тип управления
`Hysteresis control` (значение по умолчанию) | `PI control`

`Current hysteresis band (A)` — Задайте текущую гистерезисную полосу
0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`A-phase current proportional gain` — Основная извилистая текущая пропорциональная составляющая
1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`A-phase current integral gain` — Основная извилистая текущая интегральная составляющая
500 (значение по умолчанию)

`A-phase current anti-windup gain` — Основное извилистое текущее антизаключительное усиление
1000 (значение по умолчанию)

`B-phase current proportional gain` — Вспомогательная извилистая текущая пропорциональная составляющая
1 (значение по умолчанию)

`B-phase current integral gain` — Вспомогательная извилистая текущая интегральная составляющая
500 (значение по умолчанию)

`B-phase current anti-windup gain` — Вспомогательное извилистое текущее антизаключительное усиление
1000 (значение по умолчанию)

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