Three-Phase Voltage Source Inverter

Трехфазный исходный инвертор напряжения

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

  • Three-Phase Voltage Source Inverter block

Описание

Блок Three-Phase Voltage Source Inverter реализует трехфазный исходный инвертор напряжения, который генерирует нейтральные команды напряжения для сбалансированной трехфазной загрузки. Сконфигурируйте функцию переключения напряжения для непрерывной векторной модуляции или входных сигналов переключателя инвертора. Можно включить блок в модель с обратной связью, чтобы симулировать инвертор степени. Блок управляет идеальными состояниями переключателя.

Чтобы включить вычисления потерь мощности, подходящие для целей генерации кода, которые ограничивают память, выберите Enable memory optimized 2D LUT. Нажмите Calibrate Maps, чтобы фактически калибровать интерполяционную таблицу потерь мощности инвертора в зависимости от крутящего момента двигателя и частоты вращения двигателя.

Если вы выбираете Input inverter temperature, нажмите Calibrate Maps, чтобы фактически калибровать таблицу потерь мощности в зависимости от крутящего момента двигателя, частоты вращения двигателя и температуры инвертора. Вы не можете включить оптимизацию памяти для 3D интерполяционной таблицы потерь мощности.

Используйте параметр Switching voltage function, чтобы установить переключающуюся функцию напряжения.

Установка

Реализация

Рисунок

Commanded phase voltage

Фаза a, b, c ввод команд фазного напряжения. Подходящий для синусоидального непрерывного или входные сигналы модуляции вектора пробела.

Switch inputs (значение по умолчанию)

Переключатель Inverter ввел команду. Подходящий для оборудования в цикле (HIL) симуляция.

Переключатели S1, S3 инвертора и S5 с помощью похвалившего управления для S2, S4 и S6.

Виртуальная калибровка

Если у вас есть Model-Based Calibration Toolbox™, нажмите Calibrate Maps, чтобы фактически калибровать интерполяционные таблицы с помощью результатов измерений. Диалоговое окно продвигается через эти задачи.

Задача

Описание

Импортируйте данные потерь

Импортируйте эти данные потерь из файла. Например, открытый <matlabroot>/toolbox/autoblks/autoblksshared/mbctemplates/MappedInverterDataset.xlsx.

Для получения дополнительной информации смотрите Используя Данные (Model-Based Calibration Toolbox).

Установка Input inverter temperature

Необходимые данные

off
  • Частота вращения двигателя, rad/s

  • Крутящий момент двигателя, N · m

  • Потери мощности, W

on
  • Частота вращения двигателя, rad/s

  • Крутящий момент двигателя, N · m

  • Моторная температура, K

  • Потери мощности, W

Соберите данные об инверторе в установившихся условиях работы. Данные должны покрыть скорость инвертора, крутящий момент и температурный рабочий диапазон.

Чтобы отфильтровать или отредактировать данные, выберите Edit in Application. Редактор Данных о Model-Based Calibration Toolbox открывается.

Сгенерируйте модели ответа

Model-Based Calibration Toolbox использует планы тестирования, чтобы соответствовать данным к Гауссовым моделям процессов (GPMs).

Чтобы оценить или настроить подгонку модели ответа, выберите Edit in Application. Model Browser Model-Based Calibration Toolbox открывается. Для получения дополнительной информации смотрите Оценку Модели (Model-Based Calibration Toolbox).

Сгенерируйте калибровку

Model-Based Calibration Toolbox калибрует модели ответа и генерирует калиброванные таблицы.

Чтобы оценить или настроить калибровку, выберите Edit in Application. Model-Based Calibration Toolbox Браузер CAGE открывается. Для получения дополнительной информации смотрите Калибровочные Интерполяционные таблицы (Model-Based Calibration Toolbox).

Обновите параметры блоков

Обновите эти параметры с калибровкой.

Установка Input inverter temperature

Параметры

off
  • Vector of speeds (w) for tabulated losses, w_eff_bp

  • Vector of torques (T) for tabulated losses, T_eff_bp

  • Corresponding power loss, ploss_table

on
  • Vector of speeds (w) for tabulated losses, w_eff_bp

  • Vector of torques (T) for tabulated losses, T_eff_bp

  • Vector of temperatures for tabulated losses, Temp_eff_bp

  • Corresponding power loss, ploss_table_3d

Переключение функции

Для напряжения переключателя реализация блока зависит от установки Switching voltage function.

УстановкаВычислениеУравнения
Commanded phase voltage

Непрерывный набор команд фазного напряжения к фазе a, b, c ввод команд фазного напряжения

van=va_cmdvbn=vb_cmdvcn=vc_cmd

Линия к линейному напряжению

vab= van vbnvbc= vbn vcnvca= vcn van
Switch inputs

Переключение функции

SFa={1      S1 на и S2 прочь1   S1 прочь и S2 наSFb={1      S3 на и S4 прочь1   S3 прочь и S4 наSFc={1      S5 на и S6 прочь1   S5 прочь и S6 на

Напряжение линии к центральной точке

vao= vbus2 SFavbo= vbus2 SFbvco= vbus2 SFc

Фазное напряжение

van= vao vnovbn= vbo vnovcn= vco vnovan+ vbn+ vcn= 0vno= 13(vao+ vbo+ vco)van= vao 13(vao+ vbo+ vco)vbn= vbo13(vao+ vbo+ vco)vcn= vco 13(vao+ vbo+ vco)

Линия к линейному напряжению

vab= van vbnvbc= vbn vcnvca= vcn van

Уравнения используют эти переменные.

SFa, SFb, SFc

Фаза a, b, c функции переключения линии, соответственно

vbus

Напряжение на шине источника питания

Vao, Vbo, Vco

Фаза a, b, c напряжение линии к центру, соответственно

Van, Vbn, Vcn

Фаза a, b, c фазное напряжение, соответственно

Vab, Vbc, Vca

Фаза ab, до н.э, приблизительно фазное напряжение, соответственно

Va_cmd, Vb_cmd, Vc_cmd

Фаза a, b, c команды фазного напряжения, соответственно

Текущий и потери мощности

Для линии к центру, линии-к-нейтральному и линии к линейному напряжению, блок реализует эти уравнения.

ВычислениеУравнения
Двигатель и степень шиныPmtr= vania+vbnib+vcnicPbus= vbusibus

Потери мощности инвертора и текущая шина

Pin= Pbus= vbusibusPout= Pmtr= vania+vbnib+vcnic+PLossInvibus= vania+vbnib+vcnic+PLossInv vbus

Уравнения используют эти переменные.

Pmtr

Степень поставляется двигателю

Pbus

Степень от входной шины

Ploss

Потери мощности

ibus

Текущая шина источника питания

ia, ib, ic

Фаза a, b, c текущая линия, соответственно

Van, Vbn, Vcn

Фаза a, b, c фазное напряжение, соответственно

vbus

Напряжение на шине источника питания

Учет степени

Для учета степени блок реализует эти уравнения.

Сигнал шины ОписаниеПеременнаяУравнение

PwrInfo

PwrTrnsfrd — Степень передается между блоками

  • Положительные сигналы указывают на поток в блок

  • Отрицательные сигналы указывают, вытекают из блока

PwrMtr

Степень поставляется двигателю

PTrnsfrdMtr

PTrnsfrdMtr= (vania+vbnib+vcnic )

PwrBus

Степень от входной шины

PTrnsfrdBus

PTrnsfrdBus= Pbus

PwrNotTrnsfrd — Степень, пересекающая контур блока, но не переданный

  • Положительные сигналы указывают на вход

  • Отрицательные сигналы указывают на потерю

PwrLoss

Потери мощности

Отрицательная величина указывает на потери мощности

PNotTrnsfrd

PNotTrnsfrd= (PTrnsfrdBus+PTrnsfrdMtr)

PwrStored — Сохраненный тариф на энергоносители изменения

  • Положительные сигналы указывают на увеличение

  • Отрицательные сигналы указывают на уменьшение

Не используемый

Оптимизация памяти интерполяционной таблицы

Табличный параметр потерь мощности инвертора данные Corresponding power loss, ploss_table является функцией крутящего момента двигателя и частоты вращения двигателя при различных напряжениях батареи. Положительный ток указывает на выброс батареи. Отрицательный ток указывает на заряд батареи.

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

Вариант использованияРеализация

Частота вращения двигателя и вход крутящего момента выравниваются со значениями точки останова интерполяционной таблицы.

Оптимизированные памятью потери мощности являются значением интерполяционной таблицы потерь мощности на пересечении частоты вращения двигателя и крутящего момента.

Частота вращения двигателя и вход крутящего момента не выравниваются со значениями точки останова интерполяционной таблицы, но в области значений.

Оптимизированные памятью потери мощности являются линейной интерполяцией между соответствующей частотой вращения двигателя и крутящим моментом.

Частота вращения двигателя и вход крутящего момента не выравниваются со значениями точки останова интерполяционной таблицы и вне области значений.

Не может вычислить оптимизированные памятью потери мощности. 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

Фаза a, b, c команда фазного напряжения, Va_cmd, Vb_cmd и Vc_cmd, в V.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, установите Switching voltage function на Commanded phase voltage.

Переключите команды, Sa, Sb и Sc, безразмерный.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, установите Switching voltage function на Switch inputs.

Напряжение на шине источника питания, Vbus, в V.

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

Крутящий момент двигателя, Tmtr, в N · m.

Угловая скорость двигателя, ωmtr, в rad/s.

Рабочая температура инвертора, TempInvrtr, в K.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Input inverter temperature.

Вывод

развернуть все

Сигнал шины содержит эти вычисления блока.

Сигнал ОписаниеПеременнаяМодули

BusCurr

Текущая шина источника питания

ibus

A

PwrLossInv

Потери мощности инвертора

εinv

безразмерный

PwrInfo

PwrTrnsfrd

PwrMtr

Степень поставляется двигателю

PTrnsfrdMtr

W

PwrBus

Степень от входной шины

PTrnsfrdBus

W

PwrNotTrnsfrd

PwrLoss

Потери мощности

PNotTrnsfrd

W

PwrStored

Не используемый

Фаза a, b, c фазное напряжение, Van, Vbn и Vcn, в V.

Текущая шина источника питания, ibus, в A.

Параметры

развернуть все

Блокируйте опции

Выберите этот параметр, чтобы создать InvrtrTemp входной порт.

Блок позволяет вам задать интерполяционные таблицы потерь мощности инвертора, которые являются функциями крутящего момента двигателя, Tmtr, и частоты вращения двигателя, ωmtr. Если вы выбираете Input inverter temperature, таблицы являются также функцией температуры инвертора, TempInvrtr.

Установка параметра Input Inverter Temperature

Включает таблицу КПД

Функция

off

Corresponding power loss, ploss_table

ƒ (Tmtr, ωmtr)

on

Corresponding power loss, ploss_table_3d

ƒ (Tmtr, ωmtr, TempInvrtr)

Зависимости

Если вы выбираете Input inverter temperature, чтобы задать 3D интерполяционную таблицу потерь мощности в зависимости от крутящего момента двигателя, частоты вращения двигателя и температуры инвертора, вы не можете выбрать Enable memory optimized 2D LUT, чтобы включить оптимизацию памяти.

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

Зависимости

Если вы выбираете Enable memory optimized 2D LUT, вы не можете выбрать Input inverter temperature.

Если у вас есть Model-Based Calibration Toolbox, нажмите Calibrate Maps, чтобы фактически калибровать интерполяционные таблицы с помощью результатов измерений. Диалоговое окно продвигается через эти задачи.

Задача

Описание

Импортируйте данные потерь

Импортируйте эти данные потерь из файла. Например, открытый <matlabroot>/toolbox/autoblks/autoblksshared/mbctemplates/MappedInverterDataset.xlsx.

Для получения дополнительной информации смотрите Используя Данные (Model-Based Calibration Toolbox).

Установка Input inverter temperature

Необходимые данные

off
  • Частота вращения двигателя, rad/s

  • Крутящий момент двигателя, N · m

  • Потери мощности, W

on
  • Частота вращения двигателя, rad/s

  • Крутящий момент двигателя, N · m

  • Моторная температура, K

  • Потери мощности, W

Соберите данные об инверторе в установившихся условиях работы. Данные должны покрыть скорость инвертора, крутящий момент и температурный рабочий диапазон.

Чтобы отфильтровать или отредактировать данные, выберите Edit in Application. Редактор Данных о Model-Based Calibration Toolbox открывается.

Сгенерируйте модели ответа

Model-Based Calibration Toolbox использует планы тестирования, чтобы соответствовать данным к Гауссовым моделям процессов (GPMs).

Чтобы оценить или настроить подгонку модели ответа, выберите Edit in Application. Model Browser Model-Based Calibration Toolbox открывается. Для получения дополнительной информации смотрите Оценку Модели (Model-Based Calibration Toolbox).

Сгенерируйте калибровку

Model-Based Calibration Toolbox калибрует модели ответа и генерирует калиброванные таблицы.

Чтобы оценить или настроить калибровку, выберите Edit in Application. Model-Based Calibration Toolbox Браузер CAGE открывается. Для получения дополнительной информации смотрите Калибровочные Интерполяционные таблицы (Model-Based Calibration Toolbox).

Обновите параметры блоков

Обновите эти параметры с калибровкой.

Установка Input inverter temperature

Параметры

off
  • Vector of speeds (w) for tabulated losses, w_eff_bp

  • Vector of torques (T) for tabulated losses, T_eff_bp

  • Corresponding power loss, ploss_table

on
  • Vector of speeds (w) for tabulated losses, w_eff_bp

  • Vector of torques (T) for tabulated losses, T_eff_bp

  • Vector of temperatures for tabulated losses, Temp_eff_bp

  • Corresponding power loss, ploss_table_3d

Электрическая модель

Используйте параметр Switching voltage function, чтобы установить переключающуюся функцию напряжения.

Установка

Реализация

Рисунок

Commanded phase voltage

Фаза a, b, c ввод команд фазного напряжения. Подходящий для синусоидального непрерывного или входные сигналы модуляции вектора пробела.

Switch inputs (значение по умолчанию)

Переключатель Inverter ввел команду. Подходящий для оборудования в цикле (HIL) симуляция.

Переключатели S1, S3 инвертора и S5 с помощью похвалившего управления для S2, S4 и S6.

Вектор из частоты вращения двигателя, ωmtr, устанавливает точки останова для потерь мощности в rad/s. Если вы устанавливаете Enable memory optimized 2D LUT, блок преобразует данные в одинарную точность.

Размер ресурса хранения точки останова скорости, n1, безразмерный. Блок передискретизирует данные Corresponding power loss, ploss_table на основе размера ресурса хранения.

Зависимости

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

Вектор из крутящего момента двигателя, Tmtr, устанавливает точки останова для потерь мощности в N · m. Если вы устанавливаете Enable memory optimized 2D LUT, блок преобразует данные в одинарную точность.

Закрутите размер ресурса хранения точки останова, n2, безразмерный. Блок передискретизирует данные Corresponding power loss, ploss_table на основе размера ресурса хранения.

Зависимости

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

Вектор из температуры инвертора, TempInvrtr, устанавливает точки останова для потерь мощности в K.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, выберите Input inverter temperature.

Массив значений для потерь мощности в зависимости от M частоты вращения двигателя, ωmtr и N крутящие моменты двигателя, Tmtr, в W. Каждое значение задает потери мощности для определенной комбинации частоты вращения двигателя и крутящего момента двигателя. Размер массивов должен совпадать с размерностями, заданными векторами крутящего момента и скоростью.

Если у вас есть Model-Based Calibration Toolbox, нажмите Calibrate Maps, чтобы фактически калибровать интерполяционную таблицу с помощью результатов измерений.

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

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, очистите Input inverter temperature.

Массив значений для потерь мощности в зависимости от M частоты вращения двигателя, ωmtr, N крутящие моменты двигателя, Tmtr и L моторные температуры, TempInvrtr, в W. Каждое значение задает потери мощности для определенной комбинации частоты вращения двигателя, крутящего момента двигателя и температуры. Размер массивов должен совпадать с размерностями, заданными скоростью, крутящим моментом и температурными векторами.

Если у вас есть Model-Based Calibration Toolbox, нажмите Calibrate Maps, чтобы фактически калибровать интерполяционную таблицу с помощью результатов измерений.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, выберите Input inverter temperature.

Задайте экстракцию

Конечная точка экстраполяции максимума точки останова скорости, u1max, в rad/s.

Зависимости

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

Конечная точка экстраполяции минимума точки останова скорости, u1min, в rad/s.

Зависимости

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

Закрутите конечную точку экстраполяции максимума точки останова, u2max, в rad/s.

Зависимости

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

Закрутите конечную точку экстраполяции минимума точки останова, u2min, в rad/s.

Зависимости

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

Ссылки

[1] Ли, Byoung-Kuk и Mehrdad Ehsami. “Упрощенная функциональная имитационная модель для трехфазного использования инвертора источника напряжения, переключающего функциональную концепцию”. IEEE® Transactions на Industrial Electronics, Издании 48, № 2, стр 309-321, апрель 2001.

[2] Ziogas, Фоивас Д., Эдуардо П. Вихманн и Виктор Р. Стефанович. “Автоматизированный Подход Анализа и проектирования для Статических Исходных Инверторов Напряжения”. Транзакции IEEE на Транзакциях Industrial Electronics на Промышленных Приложениях, издании IA-21, № 5, сентябрь/октябрь 1985.

Расширенные возможности

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

Введенный в R2019a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте