Flux-Based PMSM

Основанный на потоке постоянный магнит синхронный двигатель

  • Библиотека:
  • Powertrain Blockset / Движение / Электродвигатели и Инверторы

  • Flux-Based PMSM block

Описание

Блок Flux-Based PMSM реализует основанный на потоке трехфазный постоянный магнит синхронный двигатель (PMSM) с табличной электродвижущей силой. Блок использует трехфазные входные напряжения, чтобы отрегулировать отдельные токи фазы, позволяя управление крутящего момента двигателя или скорости.

Основанные на потоке модели электродвигателя учитывают магнитное насыщение и потери в железе. Чтобы вычислить магнитное насыщение и потерю в железе, блок Flux-Based PMSM использует инверсию потокосцеплений. Чтобы получить параметры блоков, можно использовать анализ конечных элементов (FEA) или измерить напряжения фазы с помощью динамометра.

По умолчанию блок устанавливает параметр Simulation Type на Continuous использовать время непрерывной выборки в процессе моделирования. Если вы хотите сгенерировать код для фиксированного шага дважды - и цели с одинарной точностью, рассматривая установку параметра на Discrete. Затем задайте параметр Sample Time, Ts.

Чтобы включить вычисления потерь мощности, подходящие для целей генерации кода, которые ограничивают память, выберите Enable memory optimized 2D LUT.

Трехфазная синусоидальная электрическая система модели

Блок реализует уравнения, которые описываются в стационарной ссылке ротора (dq) система координат. D-ось выравнивается с ось. Все количества в системе координат ротора отнесены в статор.

Блок использует эти уравнения.

ВычислениеУравнение
q-и напряжение d-осиvd=dψddt+Rsidωeψqvq=dψqdt+Rsiq+ωeψd
q-и текущая d-осьid=f(ψd,ψq)iq=g(ψd,ψq)
Электромеханический крутящий моментTe=1.5P[ψdiqψqid]

Уравнения используют эти переменные.

ωm

Скорость механического устройства ротора

ωe

Ротор электрическая скорость

Θda

статор dq электрический угол относительно ротора ось

Rs, Rr

Сопротивление статора и обмоток ротора, соответственно

iq, id

q-и текущая d-ось, соответственно

vq, vd

q-и напряжение d-оси, соответственно

Ψq, Ψd

q-и магнитный поток d-оси, соответственно

P

Количество пар полюсов

Te

Электромагнитный крутящий момент

Преобразовывания

Чтобы вычислить напряжения и токи в трехфазном сбалансированном (a, b) количества, двухфазная квадратура (α, β) количества, и вращающийся (d, q) системы координат, блок использует Преобразования Кларка и Парка.

В уравнениях преобразования.

ωe=Pωmdθedt= ωe

ПреобразоватьОписаниеУравнения

Кларк

Преобразует сбалансированные трехфазные количества (a, b) в сбалансированные двухфазные квадратурные количества (α, β).

xα= 23xa 13xb 13xcxβ= 32xb 32xc

Парк

Преобразует сбалансированные двухфазные ортогональные стационарные количества (α, β) в ортогональную систему координат вращения (d, q).

xd= xαcosθe+ xβsinθexq= xαsinθe+ xβcosθe

Инверсия Кларк

Преобразует сбалансированные двухфазные квадратурные количества (α, β) в сбалансированные трехфазные количества (a, b).

xa= xaxb= 12xα+ 32xβxc= 12xα 32xβ

Обратный парк

Преобразует ортогональную систему координат вращения (d, q) в сбалансированные двухфазные ортогональные стационарные количества (α, β).

xα= xdcosθe xqsinθexβ= xdsinθe+ xqcosθe

Преобразования используют эти переменные.

ωm

Скорость механического устройства ротора

P

Моторные пары полюса

ωe

Ротор электрическая скорость

Θe

Ротор электрический угол

x

Ток фазы или напряжение

Механическая система

Скоростью вращения ротора дают:

ddtωm=1J(TeTfFωmTm)dθmdt=ωm

Уравнения используют эти переменные.

J

Объединенная инерция ротора и загрузки

F

Объединенное вязкое трение ротора и загрузка

θm

Угловое положение механического устройства ротора

Tm

Крутящий момент вала ротора

Te

Электромагнитный крутящий момент

Tf

Объединенный ротор и момент трения загрузки

ωm

Скорость механического устройства ротора

Учет степени

Для учета степени блок реализует эти уравнения.

Сигнал шины ОписаниеПеременнаяУравнения

PwrInfo

PwrTrnsfrd — Степень передается между блоками

  • Положительные сигналы указывают на поток в блок

  • Отрицательные сигналы указывают, вытекают из блока

PwrMtr

Механическая энергия

Pmot

Pmot= ωmTe
PwrBus

Электроэнергия

Pbus

Pbus= vania+ vbnib+vcnic

PwrNotTrnsfrd — Степень, пересекающая контур блока, но не переданный

  • Положительные сигналы указывают на вход

  • Отрицательные сигналы указывают на потерю

PwrElecLoss

Резистивные потери мощности

Pelec

Pelec= 32(Rsisd2+Rsisq2)
PwrMechLoss

Потеря механической энергии

Pmech

Когда Port Configuration установлен в Torque:

Pmech= (ωm2F+ |ωm|Tf)

Когда Port Configuration установлен в Speed:

Pmech= 0 

PwrStored — Сохраненный тариф на энергоносители изменения

  • Положительные сигналы указывают на увеличение

  • Отрицательные сигналы указывают на уменьшение

PwrMtrStored

Сохраненная моторная степень

Pstr

Pstr= Pbus+ Pmot+ Pelec + Pmech

Уравнения используют эти переменные.

Rs

Сопротивление статора

ia, ib, ic

Фаза a Stator, b, и c ток

isq, isd

Статор q-и токи d-оси

van, vbn, vcn

Фаза a Stator, b, и c напряжение

ωm

Угловая механическая скорость ротора

F

Объединенный двигатель и загружает вязкое затухание

Te

Электромагнитный крутящий момент

Tf

Объединенный двигатель и момент трения загрузки

Оптимизация памяти интерполяционной таблицы

Данные для Corresponding d-axis current, id и интерполяционных таблиц Corresponding q-axis current, iq являются функциями потока q-оси и d-.

Чтобы включить текущие вычисления, подходящие для целей генерации кода, которые ограничивают память, выберите Enable memory optimized 2D LUT. Блок использует линейную интерполяцию, чтобы оптимизировать текущие значения интерполяционной таблицы для генерации кода. Эта таблица суммирует реализацию оптимизации.

Вариант использованияРеализация

поток d-и q-оси выравнивается со значениями точки останова интерполяционной таблицы.

Оптимизированный памятью ток является текущим значением интерполяционной таблицы на пересечении значений потока.

поток d-и q-оси не выравнивается со значениями точки останова интерполяционной таблицы, но в области значений.

Оптимизированный памятью ток является линейной интерполяцией между соответствующими значениями потока.

поток d-и q-оси не выравнивается со значениями точки останова интерполяционной таблицы и вне области значений.

Не может вычислить оптимизированный памятью ток. Блокируйтесь использование экстраполировало данные.

Экстраполяция

Интерполяционные таблицы, оптимизированные для генерации кода, не поддерживают экстраполяцию для данных, которые являются вне области значений. Однако можно включать предварительно вычисленные значения экстраполяции в интерполяционную таблицу потерь мощности путем выбора Specify Extrapolation.

Блок использует параметры конечной точки, чтобы изменить размер табличных данных.

Ввод данных пользователемЭкстраполяция

Порты

Входной параметр

развернуть все

Входной крутящий момент вала ротора, Tm, в N · m.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Torque для параметра Port Configuration.

Скорость вращения ротора, ωm, в rad/s.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Speed для параметра Port Configuration.

Напряжения терминала статора, Va, Vb и Vc, в V.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Speed или Torque для параметра Port Configuration.

Вывод

развернуть все

Сигнал шины содержит эти вычисления блока.

Сигнал ОписаниеПеременнаяМодули

IaStator

Фаза Stator текущий A

ia

A

IbStator

Фаза Stator текущий B

ib

A

IcStator

Фаза Stator текущий C

ic

A

IdSync

Прямая текущая ось

id

A

IqSync

Квадратурная текущая ось

iq

A

VdSync

Прямое напряжение оси

vd

V

VqSync

Квадратурное напряжение оси

vq

V

MtrSpd

Угловая механическая скорость ротора

ωm

рад/с

MtrPos

Угловое положение механического устройства ротора

θm

рад

MtrTrq

Электромагнитный крутящий момент

Te

PwrInfo

PwrTrnsfrd

PwrMtr

Механическая энергия

Pmot

W
PwrBus

Электроэнергия

Pbus

W

PwrNotTrnsfrd

PwrElecLoss

Резистивные потери мощности

Pelec

W
PwrMechLoss

Потеря механической энергии

Pmech

W
PwrStoredPwrMtrStored

Сохраненная моторная степень

Pstr

W

Фаза a, b, c текущий, ia, ib и ic, в A.

Крутящий момент двигателя, Tmtr, в N · m.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Speed для параметра Port configuration.

Угловая скорость двигателя, ωmtr, в rad/s.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Torque для параметра Port configuration.

Параметры

развернуть все

Блокируйте опции

По умолчанию блок использует время непрерывной выборки в процессе моделирования. Если вы хотите сгенерировать код для целей с одинарной точностью, рассматривая установку параметра на Discrete.

Зависимости

Установка Simulation Type к Discrete создает параметр Sample Time, Ts.

Шаг расчета интегрирования для дискретной симуляции, в s.

Зависимости

Установка Simulation Type к Discrete создает параметр Sample Time, Ts.

Эта таблица суммирует конфигурации порта.

Конфигурация портаСоздает Input portСоздает выходной порт

Torque

LdTrq

MtrSpd

Speed

Spd

MtrTrq

Включите генерацию оптимизированных интерполяционных таблиц, подходящие цели генерации кода та предельная память.

поток d-оси, Ψd, точки останова, в Wb.

Размер ресурса хранения точки останова потока, n1, безразмерный. Блок передискретизирует Corresponding d-axis current, id и данные Corresponding q-axis current, iq на основе размера ресурса хранения.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, выберите Enable memory optimized 2D LUT.

поток q-оси, Ψq, точки останова, в Wb.

Размер ресурса хранения точки останова потока, n2, безразмерный. Блок передискретизирует Corresponding d-axis current, id и данные Corresponding q-axis current, iq на основе размера ресурса хранения.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, выберите Enable memory optimized 2D LUT.

Массив значений для текущей d-оси, id, в зависимости от M d-потоки, Ψd и N q-потоки, Ψq, в A. Каждое значение задает ток для определенной комбинации потока q-оси и d-. Размер массивов должен совпадать с размерностями, заданными векторами потока.

Если вы устанавливаете Enable memory optimized 2D LUT, блок преобразует данные в одинарную точность.

Массив значений для текущей q-оси, id, в зависимости от M d-потоки, Ψd и N q-потоки, Ψq, в A. Каждое значение задает ток для определенной комбинации потока q-оси и d-. Размер массивов должен совпадать с размерностями, заданными векторами потока.

Если вы устанавливаете Enable memory optimized 2D LUT, блок преобразует данные в одинарную точность.

Конечная точка экстраполяции максимума точки останова потока, u1max, в Wb.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, выберите Enable memory optimized 2D LUT и Specify Extrapolation.

Конечная точка экстраполяции минимума точки останова потока, u1min, в Wb.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, выберите Enable memory optimized 2D LUT и Specify Extrapolation.

Конечная точка экстраполяции максимума точки останова потока, u2max, в Wb.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, выберите Enable memory optimized 2D LUT и Specify Extrapolation.

Конечная точка экстраполяции минимума точки останова потока, u2min, в Wb.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, выберите Enable memory optimized 2D LUT и Specify Extrapolation.

Сопротивление фазы Stator, Rs, в Оме.

Моторные пары полюса, P.

Начальная буква d-и поток q-оси, Ψq0 и Ψd0, в Wb.

Начальное угловое положение ротора, θm0, в рад.

Начальная скорость вращения ротора, ωm0, в rad/s.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Torque параметр конфигурации.

Механические свойства ротора:

  • Инерция, J, в kgm^2

  • Вязкое затухание, F, в N · m / (rad/s)

  • Статическое трение, Tf, в N · m

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Torque параметр конфигурации.

Ссылки

[1] Ху, Dakai, Yazan Alsmadi и Луня Сюй. “Высокое качество нелинейное моделирование IPM на основе измеренного статора извилистое потокосцепление”. IEEE® Transactions на Промышленных Приложениях, Издании 51, № 4, июль/август 2015.

[2] Чен, Сяо, Джиэбин Ван, Bhaskar Сенатор, Панайотис Лазари, Tianfu Sun. “Высокочастотная и В вычислительном отношении Эффективная Модель для Внутренних Машин Постоянного магнита, Рассматривая Магнитное Насыщение, Пространственные Гармоники и Эффект Потери в железе”. Транзакции IEEE на Industrial Electronics, Издании 62, № 7, июль 2015.

[3] Оттоссон, J., М. Алэкула. “Компактное поле, ослабляющее реализацию контроллера”. Международный Симпозиум по Силовой электронике, Электрическим Дискам, Автоматизации и Движению, июль 2006.

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