Surface Mount PM Controller

Основанный на крутящем моменте, ориентированный на поле контроллер для постоянного магнита поверхностного монтажа синхронный двигатель

расширьте все на странице

Библиотека:
Powertrain Blockset / Движение / Электродвигатели и Инверторы
Motor Control Blockset / Электрические системы / Двигатели

Описание

Блок Surface Mount PM Controller реализует основанный на крутящем моменте, ориентированный на поле контроллер для постоянного магнита синхронного двигателя (PMSM) поверхностного монтажа с дополнительным контроллером скорости внешнего контура. Управление крутящим моментом использует текущую квадратуру и не ослабляет магнитный поток. Можно задать или скорость или закрутить управление.

Surface Mount PM Controller реализует уравнения для регулировки скорости, определения крутящего момента, регуляторов, преобразовывает, и двигатели.

Фигура иллюстрирует информационный поток в блоке.

Блок реализует уравнения, которые используют эти переменные.

ω	Скорость ротора
ω*	Команда скорости ротора
T*	Закрутите команду
_id _id*	текущая d-ось d-ось текущая команда
_iq _iq*	текущая q-ось q-ось текущая команда
_vd, _vd*	напряжение d-оси команда напряжения d-оси
_vq _vq*	напряжение q-оси команда напряжения q-оси
_va, _vb, _vc	Фаза a Stator, b, c напряжения
_ia, _ib, _ic	Фаза a Stator, b, c токи

Контроллер скорости

Чтобы реализовать контроллер скорости, выберите параметр Control Type Speed Control. Если вы выбираете параметр Control Type Torque Control, блок не реализует контроллер скорости.

Контроллер скорости определяет команду крутящего момента путем реализования фильтра состояния и вычисления команд обратной связи и feedforward. Если вы не реализуете контроллер скорости, введите команду крутящего момента с блоком Surface Mount PM Controller.

Фильтр состояния

Фильтр состояния является фильтром lowpass, который генерирует ускоряющую команду на основе команды скорости. На вкладке Speed Controller:

Чтобы сделать время задержки команды скорости незначительным, задайте параметр Bandwidth of the state filter.
Чтобы вычислить усиление Speed regulation time constant, Ksf на основе пропускной способности фильтра состояния, выберите Calculate Speed Regulator Gains.

Дискретной формой характеристического уравнения дают:

$z + K_{s f} T_{s m} - 1$

Фильтр вычисляет усиление с помощью этого уравнения.

$K_{s f} = \frac{1 - \exp (- T_{s m} 2 π E V_{s f})}{T_{s m}}$

Уравнения используют эти переменные.

_EVsf	Пропускная способность фильтра команды скорости
_Tsm	Контроллер движения шаг расчета
_Ksf	Постоянная времени регулятора скорости

Обратная связь состояния

Чтобы сгенерировать крутящий момент обратной связи состояния, блок использует отфильтрованный сигнал скоростной погрешности от фильтра состояния. Вычисление крутящего момента обратной связи также требует усилений для регулятора скорости.

На вкладке Speed Controller выберите Calculate Speed Regulator Gains, чтобы вычислить:

Proportional gain, ba
Angular gain, Ksa
Rotational gain, Kisa

Для вычислений усиления блок использует инерцию от значения параметров Physical inertia, viscous damping, static friction на вкладке Motor Parameters.

Усиления для обратной связи состояния вычисляются с помощью этих уравнений.

Вычисление	Уравнения
Дискретные формы характеристического уравнения	$z^{3} + \frac{(- 3 J_{p} + T_{s} b_{a} + T_{s}^{2} K_{s a} + T_{s}^{3} K_{i s a})}{J_{p}} z^{2} + \frac{(3 J_{p} - 2 T_{s} b_{a} - T_{s}^{2} K_{s a})}{J_{p}} z + \frac{- J_{p} + T_{s} b_{a}}{J_{p}}$ $(z - p_{1}) (z - p_{2}) (z - p_{3}) = z^{3} + (p_{1} + p_{2} + p_{3}) z^{2} + (p_{1} p_{2} + p_{2} p_{3} + p_{1} 3) z^{2} - p_{1} p_{2} p_{3}$
Пропорциональная составляющая регулятора скорости	$b_{a} = \frac{J_{p} - J_{p} p_{1} p_{2} p_{3}}{T_{s m}}$
Интегральная составляющая регулятора скорости	$K_{s a} = \frac{J_{p} (p_{1} p_{2} + p_{2} p_{3} + p_{3} p_{1}) - 3 J_{p} + 2 b_{a} T_{s m}}{T_{s m}^{2}}$
Усиление двойного интеграла регулятора скорости	$K_{i s a} = \frac{- J_{p} (p_{1} + p_{2} + p_{3}) + 3 J_{p} - b_{a} T_{s m} - K_{s a} T_{s m}^{2}}{T_{s m}^{3}}$

Уравнения используют эти переменные.

P	Моторные пары полюса
_ba	Пропорциональная составляющая регулятора скорости
_Ksa	Интегральная составляющая регулятора скорости
_Kisa	Усиление двойного интеграла регулятора скорости
_Jp	Инерция двигателя
_Tsm	Контроллер движения шаг расчета

Команда Feedforward

Чтобы сгенерировать крутящий момент прямого распространения состояния, блок использует отфильтрованную скорость и ускорение от фильтра состояния. Кроме того, вычисление крутящего момента прямого распространения использует инерцию, вязкое затухание и статическое трение. Чтобы достигнуть нулевой ошибки отслеживания, команда крутящего момента является суммой feedforward и команд крутящего момента обратной связи.

Выбор Calculate Speed Regulator Gains на вкладке Speed Controller обновляет инерцию, вязкое затухание и статическое трение со значениями параметров Physical inertia, viscous damping, static friction на вкладке the Motor Parameters.

Команда крутящего момента прямого распространения использует это уравнение.

$T_{c m d_f f} = J_{p} {\dot{ω}}_{m} + F_{v} ω_{m} + F_{s} \frac{ω_{m}}{| ω_{m} |}$

Уравнение использует эти переменные.

_Jp	Инерция двигателя
_{Tcmd_ff}	Команда крутящего момента feedforward
_Fs	Статический постоянный момент трения
_Fv	Вязкий постоянный момент трения
_Fs	Статический постоянный момент трения
_ωm	Скорость ротора

Закрутите определение

Блок использует квадратуру, текущую, чтобы определить номинальную скорость и текущие команды. Доступное напряжение на шине определяет номинальную скорость. Прямое (d) и квадратура (q) постоянный магнит (PM), определяет вызванное напряжение.

Вычисление	Уравнения
Моторный максимальный крутящий момент	$T_{m a x} = \frac{3}{2} P (λ_{p m} i_{q} + (L_{d} - L_{q}) i_{d} i_{q})$
Максимальная текущая фаза q-оси	$i_{q_m a x} = \frac{T_{c m d}}{\frac{3}{2} P λ_{p m}}$
Электрическая номинальная скорость	$ω_{b a s e} = \frac{v_{m a x}}{\sqrt{{(L_{q} i_{q})}^{2} + {(λ_{p m})}^{2}}}$
напряжение d-оси	$v_{d} = - ω_{e} L_{q} i_{q_m a x}$
напряжение q-оси	$v_{q} = ω_{e} λ_{p m}$
Максимальная текущая фаза	$i_{m a x} = \| i_{q_m a x} \|$
Максимальное напряжение	$v_{m a x} = \frac{v_{b u s}}{\sqrt{3}}$
Текущая команда	$\begin{array}{l} i_{d r e f} = 0 \\ i_{q_t m p} = min (i_{q_m a x}, \frac{T_{c m d}}{\frac{3}{2} P λ_{p m}}) \end{array}$ Если $\| ω_{e} \| \leq ω_{b a s e}$ $i_{q r e f} = i_{q_t m p}$ Еще $i_{q f w} = s q r t (min (0, \frac{1}{L_{q}} ({(\frac{v_{m a x}}{ω_{e}})}^{2} - {(λ_{p m})}^{2}))$ Если $i_{q_t m p} < i_{q f w}$ $i_{q r e f} = i_{q_t m p}$ Еще $i_{q r e f} = i_{q f w}$ Конец Конец

Уравнения используют эти переменные.

_imax	Максимальная текущая фаза
_id	текущая d-ось
_iq	текущая q-ось
_idref	текущая ссылка d-оси
_iqref	текущая ссылка q-оси
_{iq_max}	Максимальная текущая фаза q-оси
_ωe	Ротор электрическая скорость
_λpm	Потокосцепление постоянного магнита
_vd	напряжение d-оси
_vq	напряжение q-оси
_vmax	Максимальная линия к нейтральному напряжению
_vbus	Напряжение на шине DC
_Ld	d-ось извилистая индуктивность
_Lq	q-ось извилистая индуктивность
P	Моторные пары полюса
_Tmax	Моторный максимальный крутящий момент
_Tcmd	Моторный максимальный крутящий момент, которым управляют,

Текущие регуляторы

Блок регулирует ток с антизаключительной функцией. Классический пропорциональный интегратор (PI) текущие регуляторы не рассматривает d-ось и связь q-оси или электромагнитную спиной силу (EMF) связь. В результате эффективность переходного процесса ухудшается. С учетом связи блок реализует комплексный вектор текущий регулятор (CVCR) в скалярном формате системы координат ротора. CVCR разъединяется:

d-ось и q-ось текущая перекрестная связь
перекрестная связь коэффициента противо-ЭДС

Ответ частоты тока является системой первого порядка с пропускной способностью _EVcurrent.

Блок реализует эти уравнения.

Вычисление	Уравнения
Моторное напряжение, в системе координат ротора	$\begin{array}{l} L_{d} \frac{d i_{d}}{d t} = v_{d} - R_{s} i_{d} + p ω_{m} L_{q} i_{q} \\ L_{d} \frac{d i_{q}}{d t} = v_{q} - R_{s} i_{q} - p ω_{m} L_{d} i_{d} - p ω_{m} λ_{p m} \end{array}$
Текущие усиления регулятора	$\begin{array}{l} ω_{b} = 2 π E V_{c u r r e n t} \\ K_{p_d} = L_{d} ω_{b} \\ K_{p_q} = L_{q} ω_{b} \\ K_{i} = R_{s} ω_{b} \end{array}$
Передаточные функции	$\begin{array}{l} \frac{i_{d}}{i_{d r e f}} = \frac{ω_{b}}{s + ω_{b}} \\ \frac{i_{q}}{i_{q r e f}} = \frac{ω_{b}}{s + ω_{b}} \end{array}$

Уравнения используют эти переменные.

_EVcurrent	Текущая пропускная способность регулятора
_id	текущая d-ось
_iq	текущая q-ось
_{Kp_d}	Текущее усиление d-оси регулятора
_{Kp_q}	Текущее усиление q-оси регулятора
_Ki	Текущее усиление интегратора регулятора
_Ld	d-ось извилистая индуктивность
_Lq	q-ось извилистая индуктивность
_Rs	Сопротивление обмотки фазы Stator
_ωm	Скорость ротора
_vd	напряжение d-оси
_vq	напряжение q-оси
_λpm	Потокосцепление постоянного магнита
P	Моторные пары полюса

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.

$\begin{array}{l} ω_{e} = P ω_{m} \\ \frac{d θ_{e}}{d t} = ω_{e} \end{array}$

Преобразовать	Описание	Уравнения
Кларк	Преобразует сбалансированные трехфазные количества (a, b) в сбалансированные двухфазные квадратурные количества (α, β).	$\begin{array}{l} x_{α} = \frac{2}{3} x_{a} - \frac{1}{3} x_{b} - \frac{1}{3} x_{c} \\ x_{β} = \frac{\sqrt{3}}{2} x_{b} - \frac{\sqrt{3}}{2} x_{c} \end{array}$
Парк	Преобразует сбалансированные двухфазные ортогональные стационарные количества (α, β) в ортогональную систему координат вращения (d, q).	$\begin{array}{l} x_{d} = x_{α} \cos θ_{e} + x_{β} \sin θ_{e} \\ x_{q} = - x_{α} \sin θ_{e} + x_{β} \cos θ_{e} \end{array}$
Инверсия Кларк	Преобразует сбалансированные двухфазные квадратурные количества (α, β) в сбалансированные трехфазные количества (a, b).	$\begin{array}{l} x_{a} = x_{a} \\ x_{b} = - \frac{1}{2} x_{α} + \frac{\sqrt{3}}{2} x_{β} \\ x_{c} = - \frac{1}{2} x_{α} - \frac{\sqrt{3}}{2} x_{β} \end{array}$
Обратный парк	Преобразует ортогональную систему координат вращения (d, q) в сбалансированные двухфазные ортогональные стационарные количества (α, β).	$\begin{array}{l} x_{α} = x_{d} \cos θ_{e} - x_{q} \sin θ_{e} \\ x_{β} = x_{d} \sin θ_{e} + x_{q} \cos θ_{e} \end{array}$

Преобразования используют эти переменные.

_ωm	Скорость ротора
P	Моторные пары полюса
_ωe	Ротор электрическая скорость
_Θe	Ротор электрический угол
x	Ток фазы или напряжение

Двигатель

Блок использует токи фазы и напряжения фазы, чтобы оценить текущую шину DC. Положительный ток указывает на выброс батареи. Отрицательный ток указывает на заряд батареи. Блок использует эти уравнения.

Загрузите степень	$L d_{P w r} = v_{a} i_{a} + v_{b} i_{b} + v_{c} i_{c}$
Исходная степень	$S r c_{P w r} = L d_{P w r} + P w r_{L o s s}$
Текущая шина DC	$i_{b u s} = \frac{S r c_{P w r}}{v_{b u s}}$
Предполагаемый крутящий момент ротора	$M t r T r q_{e s t} = 1.5 P [λ i_{q} + (L_{d} - L_{q}) i_{d} i_{q}]$
Потери мощности для одного источника КПД, чтобы загрузить	$P w r_{L o s s} = \frac{100 - E f f}{E f f} \cdot L d_{P w r}$
Потери мощности для одного КПД загружают к источнику	$P w r_{L o s s} = \frac{100 - E f f}{100} \cdot \| L d_{P w r} \|$
Потери мощности для сведенного в таблицу КПД	$P w r_{L o s s} = f (ω_{m}, M t r T r q_{e s t})$

Уравнения используют эти переменные.

_va, _vb, _vc	Фаза a Stator, b, c напряжения
_vbus	Предполагаемое напряжение на шине DC
_ia, _ib, _ic	Фаза a Stator, b, c токи
_ibus	Предполагаемая текущая шина DC
Eff	Полный КПД инвертора
_ωm	Скорость механического устройства ротора
_Lq	q-ось извилистая индуктивность
_Ld	d-ось извилистая индуктивность
_iq	текущая q-ось
_id	текущая d-ось
λ	Потокосцепление постоянного магнита
P	Моторные пары полюса

Электрические потери

Задавать электрические потери, на вкладке Electrical Losses, для Parameterize losses by, избранной одной из этих опций.

Установка Блокируйте реализацию

Установка	Блокируйте реализацию
`Single efficiency measurement`	Электрическая потеря вычислила использование постоянного значения для КПД инвертора.
`Tabulated loss data`	Электрическая потеря вычисляется в зависимости от частот вращения двигателя и крутящих моментов нагрузки.
`Tabulated efficiency data`	Электрическая потеря вычислила с помощью КПД инвертора, который является функцией частот вращения двигателя и крутящих моментов нагрузки. Преобразует значения КПД, которые вы вводите в потери, и использует сведенные в таблицу потери для симуляции. Игнорирует значения КПД, вы предусматриваете нулевую скорость или обнуляете крутящий момент. Потери приняты нуль, когда или крутящий момент или скорость являются нулем. Линейная интерполяция использования, чтобы определить потери. Введите таблицу данных для низких скоростей и низких крутящих моментов, как требуется, чтобы получить желаемый уровень точности для более низких условий степени. Не экстраполирует значения потерь для скорости и закручивает величины, которые превышают область значений таблицы.

Single efficiency measurement

Электрическая потеря вычислила использование постоянного значения для КПД инвертора.

Tabulated loss data

Электрическая потеря вычисляется в зависимости от частот вращения двигателя и крутящих моментов нагрузки.

Tabulated efficiency data

Электрическая потеря вычислила с помощью КПД инвертора, который является функцией частот вращения двигателя и крутящих моментов нагрузки.

Преобразует значения КПД, которые вы вводите в потери, и использует сведенные в таблицу потери для симуляции.
Игнорирует значения КПД, вы предусматриваете нулевую скорость или обнуляете крутящий момент. Потери приняты нуль, когда или крутящий момент или скорость являются нулем.
Линейная интерполяция использования, чтобы определить потери. Введите таблицу данных для низких скоростей и низких крутящих моментов, как требуется, чтобы получить желаемый уровень точности для более низких условий степени.
Не экстраполирует значения потерь для скорости и закручивает величины, которые превышают область значений таблицы.

Для лучшой практики используйте Tabulated loss data вместо Tabulated efficiency data:

КПД заболевает заданный для нулевой скорости или нулевого крутящего момента.
Можно объяснить постоянные составляющие потерь, которые все еще присутствуют для нулевой скорости или крутящего момента.

Порты

Входной параметр

развернуть все

`SpdReq` — Команда скорости ротора
`scalar`

Команда скорости ротора, _ω*m, в rad/s.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Speed Control для параметра Control Type.

`TrqCmd` — Закрутите команду
`scalar`

Закрутите команду, T*, в N · m.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Torque Control для параметра Control Type.

`BusVolt` — Напряжение на шине DC
`scalar`

Напряжение на шине DC _vbus, в V.

`PhaseCurrA` — Текущий
`scalar`

Статор текущая фаза a, _ia, в A.

`PhaseCurrB` — Текущий
`scalar`

Статор текущая фаза b, _ib, в A.

`SpdFdbk` — Скорость ротора
`scalar`

Скорость ротора, _ωm, в rad/s.

`PosFdbk` — Ротор электрический угол
`scalar`

Ротор электрический угол, _Θm, в рад.

Вывод

развернуть все

`Info` — Сигнал шины
шина

Сигнал шины, содержащий эти вычисления блока.

Сигнал	Описание	Модули
`SrcPwr`	Исходная степень	W
`LdPwr`	Загрузите степень	W
`PwrLoss`	Потери мощности	W
`MtrTrqEst`	Предполагаемый крутящий момент двигателя	N·

`BusCurr` — Текущая шина
`scalar`

Предполагаемая текущая шина DC, _ibus, в A.

`PhaseVolt` — Напряжения терминала статора
`array`

Напряжения терминала статора, _Va, _Vb и _Vc, в V.

Параметры

развернуть все

Настройка

`Control Type` — Выберите управление
`Speed Control` (значение по умолчанию) | `Torque Control`

Если вы выбираете Torque Control, блок не реализует контроллер скорости.

Эта таблица суммирует конфигурации порта.

Конфигурация порта	Создает порты
`Speed Control`	`SpdReq`
`Torque Control`	`TrqCmd`

Параметры двигателя

`Stator resistance, Rs` — Сопротивление
0.02 (значение по умолчанию) | `scalar`

Сопротивление обмотки фазы Stator, _Rs, в Оме.

Зависимости

Эта таблица суммирует зависимости от параметра.

Параметр	Используемый, чтобы вывести
Параметр	Параметр	Вкладка
Stator resistance, Rs	D and Q axis integral gain, Ki	Current Controller

`DQ axis inductance, Ldq` — Индуктивность
`1.7e-3` (значение по умолчанию) | `scalar`

D-ось извилистая индуктивность, _Ldq, в H.

Зависимости

Эта таблица суммирует зависимости от параметра.

Параметр	Используемый, чтобы вывести
DQ axis inductance, Ldq	D-axis proportional gain, Kp_d Q-axis proportional gain, Kp_q D and Q axis integral gain, Ki	Current Controller

Параметр

Используемый, чтобы вывести

Параметр

Вкладка

DQ axis inductance, Ldq

D-axis proportional gain, Kp_d

Q-axis proportional gain, Kp_q

D and Q axis integral gain, Ki

Current Controller

`Permanent magnet flux, lambda_pm` — Поток
0.2205 (значение по умолчанию) | `scalar`

Поток постоянного магнита, _λpm, в Wb.

`Number of pole pairs, PolePairs` — Полюса
4 (значение по умолчанию) | `scalar`

Моторные пары полюса, P.

`Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical` — Инерция, затухание, трение
`[0.0027, 4.924e-4, 0]` (значение по умолчанию) | `vector`

Механические свойства двигателя:

Инерция двигателя, _Fv, в kgm^2
Вязкий постоянный момент трения, _Fv, в N · m / (rad/s)
Статический постоянный момент трения, _Fs, в N · m

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметр Control Type на Speed Control.

Для вычислений усиления блок использует инерцию от значения параметров Physical inertia, viscous damping, static friction, которое находится на вкладке Motor Parameters.

Эта таблица суммирует зависимости от параметра.

Параметр	Используемый, чтобы вывести
Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical	Proportional gain, ba Angular gain, Ksa Rotational gain, Kisa Inertia compensation, Jcomp Viscous damping compensation, Fv Static friction, Fs	Speed Controller

Параметр

Используемый, чтобы вывести

Параметр

Вкладка

Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical

Proportional gain, ba

Angular gain, Ksa

Rotational gain, Kisa

Inertia compensation, Jcomp

Viscous damping compensation, Fv

Static friction, Fs

Speed Controller

ID и вычисление IQ

`Maximum torque, T_max` — Крутящий момент
60 (значение по умолчанию) | `scalar`

Максимальный крутящий момент, в N · m.

Токовый контроллер

`Bandwidth of the current regulator, EV_current` пропускная способность
200 (значение по умолчанию) | `scalar`

Текущая пропускная способность регулятора, в Гц.

Зависимости

Эта таблица суммирует зависимости от параметра.

Параметр	Используемый, чтобы вывести
Bandwidth of the current regulator, EV_current	D-axis proportional gain, Kp_d Q-axis proportional gain, Kp_q D and q axis proportional gain, Ki	Current Controller

Параметр

Используемый, чтобы вывести

Параметр

Вкладка

Bandwidth of the current regulator, EV_current

D-axis proportional gain, Kp_d

Q-axis proportional gain, Kp_q

D and q axis proportional gain, Ki

Current Controller

`Sample time for the torque control, Tst` Время
`5e-5` (значение по умолчанию) | `scalar`

Закрутите время контрольной выборки в s.

Зависимости

Эта таблица суммирует зависимости от параметра.

Параметр	Используемый, чтобы вывести
Параметр	Параметр	Вкладка
Sample time for the torque control, Tst	Speed regulation time constant, Ksf	Speed Controller

`Calculate Current Regulator Gains` — Выведите параметры
кнопка

Щелкните, чтобы вывести параметры.

Зависимости

На вкладке Current Controller, когда вы выбираете Calculate Current Regulator Gains, блок вычисляет выведенные параметры. Таблица суммирует выведенные параметры, которые зависят от других параметров блоков.

Выведенный Параметр на вкладке Current Controller	Зависимость
D-axis proportional gain, Kp_d Q-axis proportional gain, Kp_q D and Q axis integral gain, Ki	Bandwidth of the current regulator, EV_current	Current Controller
Stator resistance, Rs DQ-axis inductance, Ldq	Motor Parameters

Выведенный Параметр на вкладке Current Controller

Зависимость

Параметр

Вкладка

D-axis proportional gain, Kp_d

Q-axis proportional gain, Kp_q

D and Q axis integral gain, Ki

Bandwidth of the current regulator, EV_current

Current Controller

Stator resistance, Rs

DQ-axis inductance, Ldq

Motor Parameters

`D-axis proportional gain, Kp_d` — Выведенный
0.47149 (значение по умолчанию) | `scalar`

Выведенная пропорциональная составляющая d-оси, в V/A.

Зависимости

Эта таблица суммирует зависимости от параметра.

Параметр	Зависимость
Параметр	Параметр	Вкладка
D-axis proportional gain, Kp_d	Bandwidth of the current regulator, EV_current	Current Controller
D-axis proportional gain, Kp_d	DQ-axis inductance, Ldq	Motor Parameters

`Q-axis proportional gain, Kp_q` — Выведенный
0.52125 (значение по умолчанию) | `scalar`

Выведенная пропорциональная составляющая q-оси, в V/A.

Зависимости

Эта таблица суммирует зависимости от параметра.

Параметр	Зависимость
Параметр	Параметр	Вкладка
Q-axis proportional gain, Kp_q	Bandwidth of the current regulator, EV_current	Current Controller
Q-axis proportional gain, Kp_q	DQ-axis inductance, Ldq	Motor Parameters

`D and Q axis integral gain, Ki` — Выведенный
251.3274 (значение по умолчанию) | `scalar`

Выведенная интегральная составляющая оси, в V/A*s.

Зависимости

Эта таблица суммирует зависимости от параметра.

Параметр	Зависимость
D and Q axis integral gain, Ki	Bandwidth of the current regulator, EV_current	Current Controller
Stator resistance, Rs DQ-axis inductance, Ldq	Motor Parameters

Параметр

Зависимость

Параметр

Вкладка

D and Q axis integral gain, Ki

Bandwidth of the current regulator, EV_current

Current Controller

Stator resistance, Rs

DQ-axis inductance, Ldq

Motor Parameters

Контроллер скорости

`Bandwidth of the motion controller, EV_motion` пропускная способность
[20, 4, 0.8] (значение по умолчанию) | `vector`

Контроллер движения пропускная способность, в Гц. Установите первый элемент вектора к желаемой частоте среза. Установите вторые и третьи элементы вектора к частотам среза высшего порядка. Можно установить значение следующего элемента к 1/5 значение предыдущего элемента. Например, если желаемой частотой среза является 20 Гц, задайте [20 4 0.8].

Зависимости

Параметр включен, когда параметр Control Type устанавливается на Speed Control.

Параметр	Используемый, чтобы вывести
Bandwidth of the motion controller, EV_motion	Proportional gain, ba Angular gain, Ksa Rotational gain, Kisa	Speed Controller

Параметр

Используемый, чтобы вывести

Параметр

Вкладка

Bandwidth of the motion controller, EV_motion

Proportional gain, ba

Angular gain, Ksa

Rotational gain, Kisa

Speed Controller

`Bandwidth of the state filter, EV_sf` пропускная способность
200 (значение по умолчанию) | `scalar`

Пропускная способность фильтра состояния, в Гц.

Зависимости

Параметр включен, когда параметр Control Type устанавливается на Speed Control.

Параметр	Используемый, чтобы вывести
Параметр	Параметр	Вкладка
Bandwidth of the state filter, EV_sf	Speed regulation time constant, Ksf	Speed Controller

`Calculate Speed Regulator Gains` — Выведите параметры
кнопка

Щелкните, чтобы вывести параметры.

Зависимости

На вкладке Speed Controller, когда вы выбираете Calculate Speed Regulator Gains, блок вычисляет выведенные параметры. Таблица суммирует выведенные параметры, которые зависят от других параметров блоков.

Выведенный Параметр на вкладке Speed Controller		Зависит от
Выведенный Параметр на вкладке Speed Controller		Параметр	Вкладка
Proportional gain, ba	$b_{a} = \frac{J_{p} - J_{p} p_{1} p_{2} p_{3}}{T_{s m}}$	Bandwidth of the motion controller, EV_motion Bandwidth of the state filter, EV_sf	Speed Controller
Angular gain, Ksa	$K_{s a} = \frac{J_{p} (p_{1} p_{2} + p_{2} p_{3} + p_{3} p_{1}) - 3 J_{p} + 2 b_{a} T_{s m}}{T_{s m}^{2}}$	Sample time for the torque control, Tst	Current Controller
Rotational gain, Kisa	$K_{i s a} = \frac{- J_{p} (p_{1} + p_{2} + p_{3}) + 3 J_{p} - b_{a} T_{s m} - K_{s a} T_{s m}^{2}}{T_{s m}^{3}}$	Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical	Motor Parameters
Speed regulation time constant, Ksf	$K_{s f} = \frac{1 - \exp (- T_{s m} 2 π E V_{s f})}{T_{s m}}$		Motor Parameters
Inertia compensation, Jcomp	_Jcomp = _Jp	Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical	Motor Parameters
Viscous damping compensation, Fv	_Fv
Static friction, Fs	_Fs

Уравнения используют эти переменные.

P	Моторные пары полюса
_ba	Пропорциональная составляющая регулятора скорости
_Ksa	Интегральная составляющая регулятора скорости
_Kisa	Усиление двойного интеграла регулятора скорости
_Ksf	Постоянная времени регулятора скорости
_Jp	Инерция двигателя
_EVsf	Пропускная способность фильтра состояния
_EVmotion	Контроллер движения пропускная способность

`Proportional gain, ba` — Выведенный
3.7477 (значение по умолчанию) | `scalar`

Выведенная пропорциональная составляющая, в N · m / (rad/s).

Зависимости

Эта таблица суммирует зависимости от параметра.

Параметр	Зависимость
Параметр	Параметр	Вкладка
Proportional gain, ba	Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical	Motor Parameters
Proportional gain, ba	Bandwidth of the motion controller, EV_motion	Speed Controller

`Angular gain, Ksa` — Выведенный
94.0877 (значение по умолчанию) | `scalar`

Выведенное угловое усиление, в N · m/rad.

Зависимости

Эта таблица суммирует зависимости от параметра.

Параметр	Зависимость
Параметр	Параметр	Вкладка
Angular gain, Ksa	Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical	Motor Parameters
Angular gain, Ksa	Bandwidth of the motion controller, EV_motion	Speed Controller

`Rotational gain, Kisa` — Выведенный
381.7822 (значение по умолчанию) | `scalar`

Выведенное вращательное усиление, в N · m / (rad*s).

Зависимости

Эта таблица суммирует зависимости от параметра.

Параметр	Зависимость
Параметр	Параметр	Вкладка
Rotational gain, Kisa	Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical	Motor Parameters
Rotational gain, Kisa	Bandwidth of the motion controller, EV_motion	Speed Controller

`Speed regulation time constant, Ksf` — Выведенный
1217.9727 (значение по умолчанию) | `scalar`

Выведенная постоянная времени регулирования скорости, в 1/с.

Зависимости

Эта таблица суммирует зависимости от параметра.

Параметр	Зависимость
Параметр	Параметр	Вкладка
Speed regulation time constant, Ksf	Sample time for the torque control, Tst	Current Controller
Speed regulation time constant, Ksf	Bandwidth of the state filter, EV_sf	Speed Controller

`Inertia compensation, Jcomp` — Выведенный
0.025 (значение по умолчанию) | `scalar`

Выведенная компенсация инерции, в kg · м^2.

Зависимости

Эта таблица суммирует зависимости от параметра.

Параметр	Зависимость
Параметр	Параметр	Вкладка
Inertia compensation, Jcomp	Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical	Motor Parameters

`Viscous damping compensation, Fv` — Выведенный
0 (значение по умолчанию) | `scalar`

Зависимости

Эта таблица суммирует зависимости от параметра.

Параметр	Зависимость
Параметр	Параметр	Вкладка
Viscous damping compensation, Fv	Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical	Motor Parameters

`Static friction, Fs` — Выведенный
0 (значение по умолчанию) | `scalar`

Выведенное статическое трение, в N · m / (rad/s).

Зависимости

Эта таблица суммирует зависимости от параметра.

Параметр	Зависимость
Параметр	Параметр	Вкладка
Static friction, Fs	Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical	Motor Parameters

Электрические потери

`Parameterize losses by` — Выберите тип
`Single efficiency measurement` (значение по умолчанию) | `Tabulated loss data` | `Tabulated efficiency data`

Установка Блокируйте реализацию

Установка	Блокируйте реализацию
`Single efficiency measurement`	Электрическая потеря вычислила использование постоянного значения для КПД инвертора.
`Tabulated loss data`	Электрическая потеря вычисляется в зависимости от частот вращения двигателя и крутящих моментов нагрузки.
`Tabulated efficiency data`	Электрическая потеря вычислила с помощью КПД инвертора, который является функцией частот вращения двигателя и крутящих моментов нагрузки. Преобразует значения КПД, которые вы вводите в потери, и использует сведенные в таблицу потери для симуляции. Игнорирует значения КПД, вы предусматриваете нулевую скорость или обнуляете крутящий момент. Потери приняты нуль, когда или крутящий момент или скорость являются нулем. Линейная интерполяция использования, чтобы определить потери. Введите таблицу данных для низких скоростей и низких крутящих моментов, как требуется, чтобы получить желаемый уровень точности для более низких условий степени. Не экстраполирует значения потерь для скорости и закручивает величины, которые превышают область значений таблицы.

Single efficiency measurement

Электрическая потеря вычислила использование постоянного значения для КПД инвертора.

Tabulated loss data

Электрическая потеря вычисляется в зависимости от частот вращения двигателя и крутящих моментов нагрузки.

Tabulated efficiency data

Преобразует значения КПД, которые вы вводите в потери, и использует сведенные в таблицу потери для симуляции.
Игнорирует значения КПД, вы предусматриваете нулевую скорость или обнуляете крутящий момент. Потери приняты нуль, когда или крутящий момент или скорость являются нулем.
Линейная интерполяция использования, чтобы определить потери. Введите таблицу данных для низких скоростей и низких крутящих моментов, как требуется, чтобы получить желаемый уровень точности для более низких условий степени.
Не экстраполирует значения потерь для скорости и закручивает величины, которые превышают область значений таблицы.

Для лучшой практики используйте Tabulated loss data вместо Tabulated efficiency data:

КПД заболевает заданный для нулевой скорости или нулевого крутящего момента.
Можно объяснить постоянные составляющие потерь, которые все еще присутствуют для нулевой скорости или крутящего момента.

`Overall inverter efficiency, eff` — Постоянный
98 (значение по умолчанию) | `scalar`

Полный КПД инвертора, Eff, в %.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, для Parameterize losses by, выбирают Tabulated loss data.

`Vector of speeds (w) for tabulated loss, w_loss_bp` — Точки останова
[0 200 400 600 800 1000] (значение по умолчанию) | `1`- `M` вектор

Скорость устанавливает точки останова для интерполяционной таблицы при вычислении потерь в rad/s.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, для Parameterize losses by, выбирают Tabulated loss data.

`Vector of torques (T) for tabulated loss, T_loss_bp` — Точки останова
[0 25 50 75 100] (значение по умолчанию) | `1`- `N` вектор

Закрутите точки останова для интерполяционной таблицы при вычислении потерь в N · m.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, для Parameterize losses by, выбирают Tabulated loss data.

`Corresponding losses, losses_table` Таблица
[100 100 100 100 100;100 150 200 250 300;100 200 300 400 500;100 250 400 550 700;100 300 500 700 900;100 350 600 850 1100] (значение по умолчанию) | `M`- `N` массив

Массив значений за электрические потери в зависимости от M скорости и N крутящие моменты, в W. Каждое значение задает потери для определенной комбинации скорости и крутящего момента. Матричный размер должен совпадать с размерностями, заданными векторами крутящего момента и скоростью.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, для Parameterize losses by, выбирают Tabulated loss data.

`Vector of speeds (w) for tabulated efficiency, w_eff_bp` — Точки останова
[200 400 600 800 1000] (значение по умолчанию) | `1`- `M` вектор

Скорость устанавливает точки останова для интерполяционной таблицы при вычислении КПД в rad/s.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, для Parameterize losses by, выбирают Tabulated efficiency data.

`Vector of torques (T) for tabulated efficiency, T_eff_bp` — Точки останова
[25 50 75 100] (значение по умолчанию) | `1`- `N` вектор

Закрутите точки останова для интерполяционной таблицы при вычислении КПД в N · m.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, для Parameterize losses by, выбирают Tabulated efficiency data.

`Corresponding efficiency, efficiency_table` Таблица
[96.2 98.1 98.7 99;98.1 99 99.4 99.5;98.7 99.4 99.6 99.7;99 99.5 99.7 99.8;99.2 99.6 99.7 99.8] (значение по умолчанию) | `M`- `N` массив

Массив КПД в зависимости от M скорости и N закрутите в %. Каждое значение задает КПД для определенной комбинации скорости и крутящего момента. Матричный размер должен совпадать с размерностями, заданными векторами крутящего момента и скоростью.

Блок игнорирует значения КПД для нулевой скорости или нулевого крутящего момента. Потери являются нулем, когда или крутящий момент или скорость являются нулем. Блок использует линейную интерполяцию.

Чтобы получить желаемый уровень точности для более низких условий степени, можно ввести таблицу данных для низких скоростей и низких крутящих моментов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, для Parameterize losses by, выбирают Tabulated efficiency data.

Ссылки

[1] 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.

[2] Shigeo Morimoto, Masayuka Sanada, 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] Муйанг Ли. “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] 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.

Расширенные возможности

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

Введенный в R2017a

Документация

Surface Mount PM Controller

Описание

Контроллер скорости

Закрутите определение

Текущие регуляторы

Преобразовывания

Двигатель

Электрические потери

Порты

Входной параметр

SpdReq — Команда скорости ротора scalar

Зависимости

TrqCmd — Закрутите команду scalar

Зависимости

BusVolt — Напряжение на шине DC scalar

PhaseCurrA — Текущий scalar

PhaseCurrB — Текущий scalar

SpdFdbk — Скорость ротора scalar

PosFdbk — Ротор электрический угол scalar

Вывод

Info — Сигнал шины шина

BusCurr — Текущая шина scalar

PhaseVolt — Напряжения терминала статора array

Параметры

Control Type — Выберите управление Speed Control (значение по умолчанию) | Torque Control

Stator resistance, Rs — Сопротивление0.02 (значение по умолчанию) | scalar

Зависимости

DQ axis inductance, Ldq — Индуктивность 1.7e-3 (значение по умолчанию) | scalar

Зависимости

Permanent magnet flux, lambda_pm — Поток0.2205 (значение по умолчанию) | scalar

Number of pole pairs, PolePairs — Полюса4 (значение по умолчанию) | scalar

Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical — Инерция, затухание, трение [0.0027, 4.924e-4, 0] (значение по умолчанию) | vector

Зависимости

Maximum torque, T_max — Крутящий момент60 (значение по умолчанию) | scalar

Bandwidth of the current regulator, EV_current пропускная способность200 (значение по умолчанию) | scalar

Зависимости

Sample time for the torque control, Tst Время 5e-5 (значение по умолчанию) | scalar

Зависимости

Calculate Current Regulator Gains — Выведите параметры кнопка

Зависимости

D-axis proportional gain, Kp_d — Выведенный0.47149 (значение по умолчанию) | scalar

Зависимости

Q-axis proportional gain, Kp_q — Выведенный0.52125 (значение по умолчанию) | scalar

Зависимости

D and Q axis integral gain, Ki — Выведенный251.3274 (значение по умолчанию) | scalar

Зависимости

Bandwidth of the motion controller, EV_motion пропускная способность[20, 4, 0.8] (значение по умолчанию) | vector

Зависимости

Bandwidth of the state filter, EV_sf пропускная способность200 (значение по умолчанию) | scalar

Зависимости

Calculate Speed Regulator Gains — Выведите параметры кнопка

Зависимости

Proportional gain, ba — Выведенный3.7477 (значение по умолчанию) | scalar

Зависимости

Angular gain, Ksa — Выведенный94.0877 (значение по умолчанию) | scalar

Зависимости

Rotational gain, Kisa — Выведенный381.7822 (значение по умолчанию) | scalar

Зависимости

Speed regulation time constant, Ksf — Выведенный1217.9727 (значение по умолчанию) | scalar

Зависимости

Inertia compensation, Jcomp — Выведенный0.025 (значение по умолчанию) | scalar

Зависимости

Viscous damping compensation, Fv — Выведенный0 (значение по умолчанию) | scalar

Зависимости

Static friction, Fs — Выведенный0 (значение по умолчанию) | scalar

Зависимости

Parameterize losses by — Выберите тип Single efficiency measurement (значение по умолчанию) | Tabulated loss data | Tabulated efficiency data

Overall inverter efficiency, eff — Постоянный98 (значение по умолчанию) | scalar

Зависимости

Vector of speeds (w) for tabulated loss, w_loss_bp — Точки останова[0 200 400 600 800 1000] (значение по умолчанию) | 1- M вектор

Зависимости

Vector of torques (T) for tabulated loss, T_loss_bp — Точки останова[0 25 50 75 100] (значение по умолчанию) | 1- N вектор

Зависимости

Corresponding losses, losses_table Таблица[100 100 100 100 100;100 150 200 250 300;100 200 300 400 500;100 250 400 550 700;100 300 500 700 900;100 350 600 850 1100] (значение по умолчанию) | M- N массив

Зависимости

Vector of speeds (w) for tabulated efficiency, w_eff_bp — Точки останова[200 400 600 800 1000] (значение по умолчанию) | 1- M вектор

Зависимости

Vector of torques (T) for tabulated efficiency, T_eff_bp — Точки останова[25 50 75 100] (значение по умолчанию) | 1- N вектор

Зависимости

`SpdReq` — Команда скорости ротора
`scalar`

`TrqCmd` — Закрутите команду
`scalar`

`BusVolt` — Напряжение на шине DC
`scalar`

`PhaseCurrA` — Текущий
`scalar`

`PhaseCurrB` — Текущий
`scalar`

`SpdFdbk` — Скорость ротора
`scalar`

`PosFdbk` — Ротор электрический угол
`scalar`

`Info` — Сигнал шины
шина

`BusCurr` — Текущая шина
`scalar`

`PhaseVolt` — Напряжения терминала статора
`array`

`Control Type` — Выберите управление
`Speed Control` (значение по умолчанию) | `Torque Control`

`Stator resistance, Rs` — Сопротивление
0.02 (значение по умолчанию) | `scalar`

`DQ axis inductance, Ldq` — Индуктивность
`1.7e-3` (значение по умолчанию) | `scalar`

`Permanent magnet flux, lambda_pm` — Поток
0.2205 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Number of pole pairs, PolePairs` — Полюса
4 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical` — Инерция, затухание, трение
`[0.0027, 4.924e-4, 0]` (значение по умолчанию) | `vector`

`Maximum torque, T_max` — Крутящий момент
60 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Bandwidth of the current regulator, EV_current` пропускная способность
200 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Sample time for the torque control, Tst` Время
`5e-5` (значение по умолчанию) | `scalar`

`Calculate Current Regulator Gains` — Выведите параметры
кнопка

`D-axis proportional gain, Kp_d` — Выведенный
0.47149 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Q-axis proportional gain, Kp_q` — Выведенный
0.52125 (значение по умолчанию) | `scalar`

`D and Q axis integral gain, Ki` — Выведенный
251.3274 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Bandwidth of the motion controller, EV_motion` пропускная способность
[20, 4, 0.8] (значение по умолчанию) | `vector`

`Bandwidth of the state filter, EV_sf` пропускная способность
200 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Calculate Speed Regulator Gains` — Выведите параметры
кнопка

`Proportional gain, ba` — Выведенный
3.7477 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Angular gain, Ksa` — Выведенный
94.0877 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Rotational gain, Kisa` — Выведенный
381.7822 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Speed regulation time constant, Ksf` — Выведенный
1217.9727 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Inertia compensation, Jcomp` — Выведенный
0.025 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Viscous damping compensation, Fv` — Выведенный
0 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Static friction, Fs` — Выведенный
0 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Parameterize losses by` — Выберите тип
`Single efficiency measurement` (значение по умолчанию) | `Tabulated loss data` | `Tabulated efficiency data`

`Overall inverter efficiency, eff` — Постоянный
98 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Vector of speeds (w) for tabulated loss, w_loss_bp` — Точки останова
[0 200 400 600 800 1000] (значение по умолчанию) | `1`- `M` вектор

`Vector of torques (T) for tabulated loss, T_loss_bp` — Точки останова
[0 25 50 75 100] (значение по умолчанию) | `1`- `N` вектор

`Corresponding losses, losses_table` Таблица
[100 100 100 100 100;100 150 200 250 300;100 200 300 400 500;100 250 400 550 700;100 300 500 700 900;100 350 600 850 1100] (значение по умолчанию) | `M`- `N` массив

`Vector of speeds (w) for tabulated efficiency, w_eff_bp` — Точки останова
[200 400 600 800 1000] (значение по умолчанию) | `1`- `M` вектор

`Vector of torques (T) for tabulated efficiency, T_eff_bp` — Точки останова
[25 50 75 100] (значение по умолчанию) | `1`- `N` вектор

`Corresponding efficiency, efficiency_table` Таблица
[96.2 98.1 98.7 99;98.1 99 99.4 99.5;98.7 99.4 99.6 99.7;99 99.5 99.7 99.8;99.2 99.6 99.7 99.8] (значение по умолчанию) | `M`- `N` массив

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