ACIM Control Reference

Вычислите входные токи для векторного управления асинхронным двигателем

Библиотека:
Motor Control Blockset / Средства управления / Ссылка Управления

Описание

Блок ACIM Control Reference вычисляет d - ось и q - токи ссылки оси для ориентированного на поле управления (и ослабление поля) операция.

Блок принимает ссылочный крутящий момент и скорость механического устройства обратной связи и выводит соответствующий d - и q - токи ссылки осей.

Блок вычисляет ссылочные текущие значения путем решения математических отношений. Вычисления используют систему единицы СИ. При работе с системой На модуль (PU) (с набором параметров Input units к Per-Unit (PU)), блок преобразует входные сигналы PU в единицы СИ, чтобы выполнить расчеты и преобразует их назад в значения PU при выходе.

Эти уравнения описывают, как блок вычисляет ссылочный d - ось и q - текущие значения оси.

Математическая модель асинхронного двигателя

Эти уравнения модели описывают динамику асинхронного двигателя в системе координат потока ротора:

Индуктивность машины представлена как,

$L_{s} = L_{l s} + L_{m}$

$L_{r} = L_{l r} + L_{m}$

$σ = 1 - (\frac{L_{m}^{2}}{L_{s} \cdot L_{r}})$

Напряжения статора представлены как,

$v_{s d} = R_{s} i_{s d} + σ L_{s} \frac{d i_{s d}}{d t} + \frac{L_{m}}{L_{r}} \frac{d λ_{r d}}{d t} - ω_{e} σ L_{s} i_{s q}$

$v_{s q} = R_{s} i_{s q} + σ L_{s} \frac{d i_{s q}}{d t} + \frac{L_{m}}{L_{r}} ω_{e} λ_{r d} + ω_{e} σ L_{s} i_{s d}$

В предыдущих уравнениях потокосцепления могут быть представлены как,

$λ_{s d} = \frac{L_{m}}{L_{r}} λ_{r d} + σ L_{s} i_{s d}$

$λ_{s q} = σ L_{s} i_{s q}$

$τ_{r} \frac{d λ_{r d}}{d t} + λ_{r d} = L_{m} i_{s d}$

Если мы сохраняем поток ротора как постоянный и d - ось выравнивается к системе координат потока ротора, то мы можем подразумевать:

$λ_{rd} = L_{m} i_{s d}$

$λ_{rq} = 0$

Эти уравнения описывают механическую динамику,

$T_{e} = \frac{3}{2} p (\frac{L_{m}}{L_{r}}) λ_{r d} i_{s q}$

$T_{e} - T_{L} = J \frac{d ω_{m}}{d t} + B ω_{m}$

Эти уравнения описывают скорость промаха,

$τ_{r} = (\frac{L_{r}}{R_{r}})$

$ω_{e_slip} = (\frac{L_{m} \cdot i_{кв.}^{r e f}}{τ_{r} \cdot λ_{rd}})$

$ω_{e} = ω_{r} + ω_{e_s l i p}$

$θ_{e} = \int ω_{e} \cdot d t = \int (ω_{r} + ω_{e_s l i p}) \cdot d t = θ_{r} + θ_{s l i p}$

Ссылочный текущий расчет

Эти уравнения показывают расчет ссылочных токов,

$i_{s d_0} = \frac{λ_{rd}}{L_{m}}$

$i_{s q_r e q} = \frac{T^{r e f}}{\frac{3}{2} p (\frac{L_{m}}{L_{r}}) λ_{r d}}$

Ссылочные токи вычисляются по-другому для операции ниже номинальной скорости и полевой области ослабления,

Если $ω_{m} \leq ω_{b a s e}$ :

$i_{s d_s a t} = \min (i_{s d_0}, i_{\max})$

Если $ω_{m} > ω_{b a s e}$ :

$i_{s d_f w} = (\frac{i_{s d_0}}{| ω_{e} |})$

$i_{s d_s a t} = \min (i_{s d_f w}, i_{\max})$

Эти уравнения указывают на q - ось текущий расчет,

$i_{s q_l i m} = \sqrt{i_{m a x}^{2} - i_{s d_s a t}^{2}}$

$i_{s q_s a t} = s a t (i_{s q_l i m}, i_{s q_r e q})$

Блок выводит следующие значения,

$i_{s d}^{r e f} = i_{s d_s a t}$

$i_{s q}^{r e f} = i_{s q_s a t}$

где:

$p$ количество пар полюса двигателя.
$R_{s}$ сопротивление обмотки фазы статора (Омы).
$R_{r}$ сопротивление ротора, упомянул статор (Омы).
$L_{l s}$ индуктивность утечки статора (Генри).
$L_{l r}$ индуктивность утечки ротора (Генри).
$L_{s}$ индуктивность статора (Генри).
$L_{m}$ индуктивность намагничивания (Генри).
$L_{r}$ индуктивность ротора, упомянул статор (Генри).
$σ$ общий фактор утечки асинхронного двигателя.
$τ_{r}$ постоянная времени ротора (секунда).
$v_{s d}$ и $v_{s q}$ статор d - и q - напряжения оси (Вольты).
$i_{s d}$ и $i_{s q}$ статор d - и q - токи оси (Амперы).
$i_{s d_0}$ расчетный d - ось, текущая из статора, также известного как намагничивание текущего (Амперы).
$i_{m a x}$ максимальная фаза, текущая (пик) двигателя (Амперы).
$λ_{s d}$ d - потокосцепление оси статора (Вебер).
$λ_{s q}$ q - потокосцепление оси статора (Вебер).
$λ_{r d}$ d - потокосцепление оси ротора (Вебер).
$λ_{r q}$ q - потокосцепление оси ротора (Вебер).
$ω_{e_slip}$ электрическая скорость промаха ротора (Радианы / секунда).
$ω_{slip}$ механическая скорость промаха ротора (Радианы / секунда).
$ω_{e}$ электрическая скорость, соответствующая частоте напряжений статора (Радианы / секунда).
$ω_{m}$ скорость механического устройства ротора (Радианы / секунда).
$ω_{r}$ ротор электрическая скорость (Радианы / секунда).
$ω_{b a s e}$ механическая номинальная скорость двигателя (Радианы / секунда).
$T_{e}$ электромеханический крутящий момент, произведенный двигателем (Nm).

Порты

Входной параметр

развернуть все

`^Tref` — Ссылочное значение крутящего момента
скаляр

Ссылочное входное значение крутящего момента, для которого блок вычисляет ссылочный ток.

Типы данных: single | double | fixed point

`_⍵m` — Механическая скорость
скаляр

Ссылочное механическое значение скорости, для которого блок вычисляет ссылочный ток.

Типы данных: single | double | fixed point

Вывод

развернуть все

`_Isdref` — Ссылочный d - текущий статор оси
скаляр

Ссылочный d - текущее значение статора оси.

Типы данных: single | double | fixed point

`_Isqref` — Ссылочный q - текущий статор оси
скаляр

Ссылочный q - текущее значение статора оси.

Типы данных: single | double | fixed point

Параметры

развернуть все

`Number of pole pairs` — Количество пар полюса, доступных в двигателе
2 (значение по умолчанию) | скаляр

Количество пар полюса, доступных в асинхронном двигателе.

`Rotor leakage inductance (H)` — Индуктивность утечки обмотки ротора
`6.81e-3` (значение по умолчанию) | скаляр

Индуктивность из-за потока утечки, соединенного с обмоткой ротора (в Генри).

`Magnetizing Inductance (H)` — Намагничивание индуктивности асинхронного двигателя
`30e-3` (значение по умолчанию) | скаляр

Индуктивность из-за потока намагничивания (в Генри).

`Rated Flux (Wb)` — Расчетный поток двигателя
`38.2e-3` (значение по умолчанию) | скаляр

Расчетный поток асинхронного двигателя (в Вебере).

`Rated Speed (rpm)` — Расчетная скорость двигателя
1150 (значение по умолчанию) | скаляр

Расчетная скорость асинхронного двигателя согласно моторной таблице данных (в об/мин).

`Synchronous Speed (rpm)` — Синхронная скорость двигателя
1500 (значение по умолчанию) | скаляр

Синхронная скорость асинхронного двигателя (в об/мин).

`Max current (A)` — Максимальная фаза текущий предел для двигателя (амперы)
3 (значение по умолчанию) | скаляр

Максимальная фаза текущий предел для асинхронного двигателя (амперы).

`Input units` — Модуль входных значений
`Per-Unit (PU)` (значение по умолчанию) | `SI Units`

Модуль входных значений.

`Base Current (A)` — Базовый ток для системы на модуль
5.3611 (значение по умолчанию) | скаляр

Базовый ток (в Амперах) для системы на модуль.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Input units на Per-Unit (PU).

`Base torque (Nm)` — Основной крутящий момент для системы на модуль
0.50072 (значение по умолчанию) | скаляр

Основной крутящий момент (в Nm) для системы на модуль. Дополнительную информацию см. в странице Per-Unit System.

Этот параметр не конфигурируем и использует значение, которое внутренне вычисляется с помощью других параметров.

Зависимости

Чтобы отобразить этот параметр, установите Input units на Per-Unit (PU).

Примеры модели

Field-Oriented Control of Induction Motor Using Speed Sensor

Ориентированное на поле управление асинхронного двигателя Используя датчик скорости

Реализует метод ориентированного на поле управления (FOC), чтобы контролировать скорость трехфазного асинхронного двигателя AC (ACIM). Алгоритм FOC требует обратной связи скорости ротора, которая получена в этом примере при помощи квадратурного датчика энкодера. Для получения дополнительной информации о FOC, смотрите Ориентированное на поле управление (FOC).

Ссылки

[1] B. Bose, современная силовая электроника и диски AC. Prentice Hall, 2001. ISBN 0 13 016743 6.

[2] 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.

[3] В. Леонхард, Управление Электрических Дисков, 3-й редактор Секокус, NJ, USA:Springer-Verlag New York, Inc., 2001.

[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.

[6] Р. М. Прасад и М. А. Малла, “Новый алгоритм положения-sensorless для поля ориентировал управление DFIG с уменьшаемыми датчиками тока”, Сделка IEEE Выдерживают. Энергия, издание 10, № 3, стр 1098–1108, июль 2019.

Расширенные возможности

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

Преобразование фиксированной точки
Спроектируйте и симулируйте системы фиксированной точки с помощью Fixed-Point Designer™.

Темы

Введенный в R2020b

Документация

ACIM Control Reference

Описание

Математическая модель асинхронного двигателя

Ссылочный текущий расчет

Порты

Входной параметр

`^Tref` — Ссылочное значение крутящего момента
скаляр

`_⍵m` — Механическая скорость
скаляр

Вывод

`_Isdref` — Ссылочный d - текущий статор оси
скаляр

`_Isqref` — Ссылочный q - текущий статор оси
скаляр

Параметры

`Number of pole pairs` — Количество пар полюса, доступных в двигателе
2 (значение по умолчанию) | скаляр

`Rotor leakage inductance (H)` — Индуктивность утечки обмотки ротора
`6.81e-3` (значение по умолчанию) | скаляр

`Magnetizing Inductance (H)` — Намагничивание индуктивности асинхронного двигателя
`30e-3` (значение по умолчанию) | скаляр

`Rated Flux (Wb)` — Расчетный поток двигателя
`38.2e-3` (значение по умолчанию) | скаляр

`Rated Speed (rpm)` — Расчетная скорость двигателя
1150 (значение по умолчанию) | скаляр

`Synchronous Speed (rpm)` — Синхронная скорость двигателя
1500 (значение по умолчанию) | скаляр

`Max current (A)` — Максимальная фаза текущий предел для двигателя (амперы)
3 (значение по умолчанию) | скаляр

`Input units` — Модуль входных значений
`Per-Unit (PU)` (значение по умолчанию) | `SI Units`

`Base Current (A)` — Базовый ток для системы на модуль
5.3611 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

`Base torque (Nm)` — Основной крутящий момент для системы на модуль
0.50072 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Примеры модели

Ориентированное на поле управление асинхронного двигателя Используя датчик скорости

Ссылки

Расширенные возможности

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

Преобразование фиксированной точки
Спроектируйте и симулируйте системы фиксированной точки с помощью Fixed-Point Designer™.

Смотрите также

Темы

Документация Motor Control Blockset

Поддержка

Документация

ACIM Control Reference

Описание

Математическая модель асинхронного двигателя

Ссылочный текущий расчет

Порты

Входной параметр

Tref — Ссылочное значение крутящего момента скаляр

⍵m — Механическая скорость скаляр

Вывод

Isdref — Ссылочный d - текущий статор оси скаляр

Isqref — Ссылочный q - текущий статор оси скаляр

Параметры

Number of pole pairs — Количество пар полюса, доступных в двигателе2 (значение по умолчанию) | скаляр

Rotor leakage inductance (H) — Индуктивность утечки обмотки ротора 6.81e-3 (значение по умолчанию) | скаляр

Magnetizing Inductance (H) — Намагничивание индуктивности асинхронного двигателя 30e-3 (значение по умолчанию) | скаляр

Rated Flux (Wb) — Расчетный поток двигателя 38.2e-3 (значение по умолчанию) | скаляр

Rated Speed (rpm) — Расчетная скорость двигателя1150 (значение по умолчанию) | скаляр

Synchronous Speed (rpm) — Синхронная скорость двигателя1500 (значение по умолчанию) | скаляр

Max current (A) — Максимальная фаза текущий предел для двигателя (амперы)3 (значение по умолчанию) | скаляр

Input units — Модуль входных значений Per-Unit (PU) (значение по умолчанию) | SI Units

Base Current (A) — Базовый ток для системы на модуль5.3611 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Base torque (Nm) — Основной крутящий момент для системы на модуль0.50072 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Примеры модели

Ориентированное на поле управление асинхронного двигателя Используя датчик скорости

Ссылки

Расширенные возможности

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

Преобразование фиксированной точки Спроектируйте и симулируйте системы фиксированной точки с помощью Fixed-Point Designer™.

Смотрите также

Темы

Документация Motor Control Blockset

Поддержка

`^Tref` — Ссылочное значение крутящего момента
скаляр

`_⍵m` — Механическая скорость
скаляр

`_Isdref` — Ссылочный d - текущий статор оси
скаляр

`_Isqref` — Ссылочный q - текущий статор оси
скаляр

`Number of pole pairs` — Количество пар полюса, доступных в двигателе
2 (значение по умолчанию) | скаляр

`Rotor leakage inductance (H)` — Индуктивность утечки обмотки ротора
`6.81e-3` (значение по умолчанию) | скаляр

`Magnetizing Inductance (H)` — Намагничивание индуктивности асинхронного двигателя
`30e-3` (значение по умолчанию) | скаляр

`Rated Flux (Wb)` — Расчетный поток двигателя
`38.2e-3` (значение по умолчанию) | скаляр

`Rated Speed (rpm)` — Расчетная скорость двигателя
1150 (значение по умолчанию) | скаляр

`Synchronous Speed (rpm)` — Синхронная скорость двигателя
1500 (значение по умолчанию) | скаляр

`Max current (A)` — Максимальная фаза текущий предел для двигателя (амперы)
3 (значение по умолчанию) | скаляр

`Input units` — Модуль входных значений
`Per-Unit (PU)` (значение по умолчанию) | `SI Units`

`Base Current (A)` — Базовый ток для системы на модуль
5.3611 (значение по умолчанию) | скаляр

`Base torque (Nm)` — Основной крутящий момент для системы на модуль
0.50072 (значение по умолчанию) | скаляр

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

Преобразование фиксированной точки
Спроектируйте и симулируйте системы фиксированной точки с помощью Fixed-Point Designer™.