Park Transform

Реализация abc к dq0 преобразовывает

Библиотека:
Simscape / Электрический / Управление / Математические Преобразования

Описание

Блок Park Transform преобразует компоненты временного интервала трехфазной системы в системе координат abc к прямому, квадратуре и нулевым компонентам во вращающейся системе координат. Блок может сохранить активные и реактивные мощности со степенями системы в системе координат abc путем реализации инвариантной версии Парка, преобразовывают. Для сбалансированной системы нулевой компонент равен нулю.

Можно сконфигурировать блок, чтобы выровнять a - ось трехфазной системы или к d - или к q - ось вращающейся системы координат во время, t = 0. Рисунки показывают направление магнитных осей обмоток статора в системе координат abc и вращающейся системе координат dq0 где:

a - ось и q - ось первоначально выравниваются.
a - ось и d - ось первоначально выравниваются.

В обоих случаях, угол θ = ω t, где:

θ является углом между a и осями q для q - выравниванием оси или углом между a и осями d для d - выравнивание оси.
ω является скоростью вращения d-q система координат.
t является временем, в s, от начального выравнивания.

Рисунки показывают ответ времени отдельных компонентов эквивалентного сбалансированного abc и dq0 для:

Выравнивание a - вектора фазы к q - ось
Выравнивание a - вектора фазы к d - ось

Уравнения

Блок Park Transform реализует преобразование для a - фазы к q - выравнивание оси как

$[\begin{matrix} d \\ q \\ 0 \end{matrix}] = \frac{2}{3} [\begin{matrix} sin (θ) & sin (θ - \frac{2 π}{3}) & sin (θ + \frac{2 π}{3}) \\ потому что (θ) & потому что (θ - \frac{2 π}{3}) & потому что (θ + \frac{2 π}{3}) \\ \frac{1}{2} & \frac{1}{2} & \frac{1}{2} \end{matrix}] [\begin{matrix} a \\ b \\ c \end{matrix}],$

где:

a, b и c являются компонентами трехфазной системы в системе координат abc.
d и q являются компонентами 2D системы координат во вращающейся системе координат.
0 является нулевым компонентом 2D системы координат в стационарной системе координат.

Для инварианта степени a - фаза к q - выравнивание оси, блок реализует преобразование с помощью этого уравнения:

$[\begin{matrix} d \\ q \\ 0 \end{matrix}] = \sqrt{\frac{2}{3}} [\begin{matrix} sin (θ) & sin (θ - \frac{2 π}{3}) & sin (θ + \frac{2 π}{3}) \\ потому что (θ) & потому что (θ - \frac{2 π}{3}) & потому что (θ + \frac{2 π}{3}) \\ \sqrt{\frac{1}{2}} & \sqrt{\frac{1}{2}} & \sqrt{\frac{1}{2}} \end{matrix}] [\begin{matrix} a \\ b \\ c \end{matrix}] .$

Для a - фазы к d - выравнивание оси, блок реализует преобразование с помощью этого уравнения:

$[\begin{matrix} d \\ q \\ 0 \end{matrix}] = \frac{2}{3} [\begin{matrix} потому что (θ) & потому что (θ - \frac{2 π}{3}) & потому что (θ + \frac{2 π}{3}) \\ - sin (θ) & - sin (θ - \frac{2 π}{3}) & - sin (θ + \frac{2 π}{3}) \\ \frac{1}{2} & \frac{1}{2} & \frac{1}{2} \end{matrix}] [\begin{matrix} a \\ b \\ c \end{matrix}] .$

Блок реализует инвариант степени a - фаза к d - выравнивание оси как

$[\begin{matrix} d \\ q \\ 0 \end{matrix}] = \sqrt{\frac{2}{3}} [\begin{matrix} потому что (θ) & потому что (θ - \frac{2 π}{3}) & потому что (θ + \frac{2 π}{3}) \\ - sin (θ) & - sin (θ - \frac{2 π}{3}) & - sin (θ + \frac{2 π}{3}) \\ \sqrt{\frac{1}{2}} & \sqrt{\frac{1}{2}} & \sqrt{\frac{1}{2}} \end{matrix}] [\begin{matrix} a \\ b \\ c \end{matrix}] .$

Порты

Входной параметр

развернуть все

`abc` — a - b - и c - компоненты фазы
вектор

Компоненты трехфазной системы в системе координат abc.

Типы данных: single | double

`_θabc` — Вращательный угол
скаляр | в радианах

Угловое положение вращающейся системы координат. Значение этого параметра равно полярному расстоянию от вектора из фаза в системе координат abc к первоначально выровненной оси системы координат dq0.

Типы данных: single | double

Вывод

развернуть все

`dq0` — d-q ось и нулевые компоненты
вектор

Прямая ось и компоненты квадратурной оси и нулевой компонент системы во вращающейся системе координат.

Типы данных: single | double

Параметры

развернуть все

`Power Invariant` — Инвариант степени преобразовывает
от (значения по умолчанию) | на

Опция, чтобы сохранить активную и реактивную мощность системы координат abc.

`Phase-a axis alignment` — выравнивание системы координат dq0
`Q-axis` (значение по умолчанию) | `D-axis`

Выровняйте a - вектор фазы из системы координат abc к d - или q - ось вращающейся системы координат.

Примеры модели

Электродвигатель Dyno

Смоделируйте тест динамометра электромобиля. Тестовая среда содержит асинхронную машину (ASM) и внутренний постоянный магнит синхронную машину (IPMSM), соединенный спина к спине через механический вал. Обе машины питаются высоковольтными батареями через управляемые трехфазные конвертеры. ASM на 164 кВт производит крутящий момент нагрузки. IPMSM на 35 кВт является электрической машиной под тестом. Машина Управления Под Тестом (IPMSM) подсистема управляет крутящим моментом IPMSM. Контроллер включает многоскоростную основанную на PI структуру управления. Уровень управления крутящим моментом разомкнутого контура медленнее, чем уровень текущего управления с обратной связью. Планирование задач для контроллера реализовано как конечный автомат Stateflow®. Машина Загрузки Управления (ASM) подсистема использует один уровень, чтобы контролировать скорость ASM. Подсистема Визуализации содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Energy Balance in a 48V Starter
Generator

Энергетический баланс в 48-вольтовом генераторе начинающего

Внутренний постоянный магнит синхронная машина (IPMSM), используемый в качестве начинающего/генератора в упрощенной 48-вольтовой автомобильной системе. Система содержит 48-вольтовую электрическую сеть и 12-вольтовую электрическую сеть. Двигатель внутреннего сгорания (ICE) представлен основными механическими блоками. IPMSM действует в качестве двигателя, пока ICE не достигает скорости холостого хода, и затем это действует в качестве генератора. IPMSM подает питание к 48-вольтовой сети, которая содержит потребителя электроэнергии R3. 48-вольтовая сеть подает питание к 12-вольтовой сети, которая имеет двух потребителей: R1 и R2. Общее время симуляции (t) составляет 0,5 секунды. В t = 0,05 секунды, ICE включает. В t = 0,1 секунды, R3 включает. В t = 0,3 секунды, R2 включает и увеличивает нагрузку на 12-вольтовую электрическую сеть. Подсистема контроллера EM включает многоскоростную основанную на PI структуру каскадного регулирования, которая имеет внешний цикл управления напряжения и два внутренних контура управления током. Планирование задач в подсистеме Управления реализовано как конечный автомат Stateflow®. Подсистема контроллера DCDC реализует простой ПИ-контроллер для Понижающего конвертера DC-DC, который питает 12-вольтовую сеть. Подсистема Осциллографов содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Управление крутящим моментом HESM

Управляйте крутящим моментом в основанном на гибридном возбуждении синхронной машине (HESM) диске электрической тяги. Постоянные магниты и обмотка возбуждения волнуют HESM. Высоковольтная батарея питает SM через управляемый трехфазный конвертер для обмоток статора и через управляемые четыре квадрантных прерывателя для обмотки ротора. Идеальный источник скорости вращения обеспечивает загрузку. Подсистема Управления использует подход разомкнутого контура, чтобы управлять крутящим моментом и подходом с обратной связью, чтобы управлять током. В каждый демонстрационный момент запрос крутящего момента преобразован в соответствующие текущие ссылки. Текущее управление основано на PI. Симуляция использует несколько шагов крутящего момента и в режимах двигателя и в генератора. Подсистема Визуализации содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Скоростное управление HESM

Управляйте скоростью вращения ротора в основанном на гибридном возбуждении синхронной машине (HESM) диске электрической тяги. Постоянные магниты и обмотка возбуждения волнуют HESM. Высоковольтная батарея питает HESM через управляемый трехфазный конвертер для обмоток статора и через управляемые четыре квадрантных прерывателя для обмотки ротора. Идеальный источник крутящего момента обеспечивает загрузку. Подсистема Управления включает многоскоростную основанную на PI структуру каскадного регулирования. Структура управления имеет внешний цикл управления скорости вращения и три внутренних контура управления током. Подсистема Визуализации содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Стабилизация напряжения IPMSG

Управляйте основанной на Внутреннем постоянном магните синхронном генераторе (IPMSG) системой генератора низкого напряжения для гибридного электромобиля (HEV). Подсистема Управления включает многоскоростную основанную на PI структуру каскадного регулирования, которая имеет внешний цикл управления напряжения и два внутренних контура управления током. Планирование задач в подсистеме Управления реализовано как конечный автомат Stateflow®. Подсистема Осциллографов содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции. Идеальный источник скорости вращения, который представляет двигатель внутреннего сгорания, управляет IPMSG. IPMSG подает низковольтное питание к загрузкам R1 и R2. В t = 0,4 секунды, завершения переключателя, увеличивая загрузку.

Управление крутящим моментом IPMSM в параллельном HEV

Упрощенный параллельный гибридный электромобиль (HEV). Внутренний постоянный магнит синхронная машина (IPMSM) и двигатель внутреннего сгорания (ICE) обеспечивают движение транспортного средства. IPMSM действует и в автомобильных и в генерирующих режимах. Передача транспортного средства и дифференциал реализованы с помощью модели сокращения механизма фиксированного отношения. Подсистема контроллера Транспортного средства преобразует входные параметры драйвера в команды крутящего момента. Стратегия управления транспортного средства реализована как конечный автомат Stateflow®. Подсистема контроллера ICE управляет крутящим моментом двигателя внутреннего сгорания. Подсистема контроллера Диска управляет крутящим моментом IPMSM. Подсистема Осциллографов содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Управление крутящим моментом IPMSM в ряду HEV

Внутренний постоянный магнит синхронная машина (IPMSM), продвигающий упрощенный серийный гибридный электромобиль (HEV). Идеальный конвертер DCDC, соединенный с высоковольтной батареей, питает IPMSM через управляемый трехфазный конвертер. Двигатель внутреннего сгорания управляемый генератор заряжает высоковольтную батарею. Передача транспортного средства и дифференциал реализованы с помощью модели сокращения механизма фиксированного отношения. Подсистема контроллера Транспортного средства преобразует входные параметры драйвера в соответствующие команды для IPMSM и генератора. Подсистема контроллера Диска управляет крутящим моментом IPMSM. Контроллер включает многоскоростную основанную на PI структуру управления. Уровень управления крутящим моментом разомкнутого контура медленнее, чем уровень текущего управления с обратной связью. Планирование задач для контроллера реализовано как конечный автомат Stateflow®. Подсистема Осциллографов содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

IPMSM Torque
Control in a Series-Parallel HEV

Управление крутящим моментом IPMSM в последовательно-параллельном HEV

Упрощенный последовательно-параллельный гибридный электромобиль (HEV). Внутренний постоянный магнит синхронная машина (IPMSM) и двигатель внутреннего сгорания (ICE) обеспечивают движение транспортного средства. ICE также использует электрический генератор, чтобы перезарядить высоковольтную батарею во время управления. Передача транспортного средства и дифференциал реализованы с помощью модели сокращения механизма фиксированного отношения. Подсистема контроллера Транспортного средства преобразует входные параметры драйвера в команды крутящего момента. Стратегия управления транспортного средства реализована как конечный автомат Stateflow®. Подсистема контроллера ICE управляет крутящим моментом двигателя внутреннего сгорания. Подсистема контроллера Генератора управляет крутящим моментом электрического генератора. Подсистема контроллера Диска управляет крутящим моментом IPMSM. Подсистема Осциллографов содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

IPMSM Torque Control in an
Axle-Drive HEV

Управление крутящим моментом IPMSM в Диске оси HEV

Внутренний постоянный магнит синхронная машина (IPMSM), продвигающий упрощенный электромобиль диска оси. Высоковольтная батарея питает IPMSM через управляемый трехфазный конвертер. IPMSM действует и в автомобильных и в генерирующих режимах. Передача транспортного средства и дифференциал реализованы с помощью модели сокращения механизма фиксированного отношения. Подсистема контроллера Транспортного средства преобразует входные параметры драйвера в соответствующую команду крутящего момента. Подсистема контроллера Диска управляет крутящим моментом IPMSM. Контроллер включает многоскоростную основанную на PI структуру управления. Уровень управления крутящим моментом разомкнутого контура медленнее, чем уровень текущего управления с обратной связью. Планирование задач для контроллера реализовано как конечный автомат Stateflow®. Подсистема Осциллографов содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Скоростное управление IPMSM

Управляйте скоростью вращения ротора в базирующемся автомобильном диске электрической тяги внутреннего постоянного магнита синхронной машины (IPMSM). Высоковольтная батарея питает IPMSM через управляемый трехфазный конвертер. IPMSM действует и в автомобильных и в генерирующих режимах согласно загрузке. Идеальный источник крутящего момента обеспечивает загрузку. Подсистема Осциллографов содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции. Подсистема Управления включает многоскоростную основанную на PI структуру каскадного регулирования, которая имеет внешний цикл управления скорости вращения и два внутренних контура управления током. Планирование задач в подсистеме Управления реализовано как конечный автомат Stateflow®. Во время одной второй симуляции спрос на скорость вращения составляет 0 об/мин, 500 об/мин, 2 000 об/мин, и затем 3 000 об/мин. Выше 1 630 об/мин IPMSM входит в полевой режим ослабления.

Управление крутящим моментом SM

Управляйте крутящим моментом в основанном на синхронной машине (SM) диске электрической тяги. Высоковольтная батарея питает SM через управляемый трехфазный конвертер для обмоток статора и управляемые четыре квадрантных прерывателя для обмотки ротора. Идеальный источник скорости вращения обеспечивает загрузку. Подсистема Управления использует подход разомкнутого контура, чтобы управлять крутящим моментом и подходом с обратной связью, чтобы управлять током. В каждый демонстрационный момент запрос крутящего момента преобразован в соответствующие текущие ссылки. Текущее управление основано на PI. Симуляция использует несколько шагов крутящего момента и в режимах двигателя и в генератора. Планирование задач реализовано как конечный автомат Stateflow®. Подсистема Визуализации содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Скоростное управление SM

Управляйте скоростью вращения ротора в основанном на синхронной машине (SM) диске электрической тяги. Высоковольтная батарея питает SM через управляемый трехфазный конвертер для обмоток статора и управляемые четыре квадрантных прерывателя для обмотки ротора. Идеальный источник крутящего момента обеспечивает загрузку. Подсистема Управления включает многоскоростную основанную на PI структуру каскадного регулирования, которая имеет внешний цикл управления скорости вращения и три внутренних контура управления током. Планирование задач в подсистеме Управления реализовано как конечный автомат Stateflow®. Подсистема Визуализации содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Switched Reluctance Machine Speed
Control

Коммутируемая регулировка скорости машины нежелания

Контролируйте скорость ротора в базирующемся электрическом диске коммутируемой машины нежелания (SRM). Источник напряжения постоянного тока питает SRM через управляемый мост с тремя руками. Поворот конвертера - на и выключает углы, обеспечены постоянные.

Synchronous Reluctance
Machine Velocity Control

Синхронное скоростное управление машиной нежелания

Управляйте скоростью вращения ротора в синхронной машине нежелания базирующийся электрический диск (SynRM). Высоковольтная батарея питает SynRM через управляемый трехфазный конвертер. Идеальный источник крутящего момента обеспечивает загрузку. Подсистема Управления включает многоскоростную основанную на PI структуру каскадного регулирования. Структура управления имеет внешний цикл управления скорости вращения и два внутренних контура управления током. Подсистема Визуализации содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Three-Phase
Asynchronous Drive with Sensor Control

Трехфазный асинхронный привод с управлением датчиком

Управляйте и анализируйте работу Асинхронной Машины (ASM) использование подвергнутого цензуре ротора, ориентированного на поле на управление. Модель показывает основную электрическую схему, с тремя дополнительными подсистемами, содержащими средства управления, измерения и осциллографы. Подсистема Средств управления содержит два контроллера: один для Конвертера Стороны Сетки (AC/DC) и один для Конвертера Машины Стороны (DC/AC). Подсистема Осциллографов содержит в два раза осциллографы: один для Конвертера Стороны Сетки и один для ASM. Когда модель выполняется, Спектр Анализатор открывает и отображает данные о частоте для Текущего Предоставления A-фазы.

Three-Phase Asynchronous Drive with Sensorless Control

Трехфазный асинхронный диск с управлением Sensorless

Управляйте и анализируйте работу Асинхронной Машины (ASM), использующий sensorless ротор, ориентированный на поле на управление. Модель показывает основную электрическую схему, с тремя дополнительными подсистемами, содержащими средства управления, измерения и осциллографы. Подсистема Средств управления содержит два контроллера: один для Конвертера Стороны Сетки (AC/DC) и один для Конвертера Машины Стороны (DC/AC). Подсистема Осциллографов содержит в два раза осциллографы: один для Конвертера Стороны Сетки и один для ASM. Когда модель выполняется, Спектр Анализатор открывает и отображает данные о частоте для Текущего Предоставления A-фазы.

Трехфазный диск PMSM

Постоянный магнит синхронная машина (PMSM) в настройке раны Уая и раны дельты и инвертор измерены для использования в типичном гибридном автомобиле. Инвертор соединяется непосредственно с батареей транспортного средства, но можно также реализовать промежуточный этап конвертера DC-DC. Можно использовать эту модель, чтобы спроектировать контроллер PMSM путем выбора архитектуры и усилений, чтобы достигнуть желаемой эффективности. Чтобы проверять синхронизацию поворота IGBT - на и выключить, можно заменить устройства IGBT на более подробный блок N-Channel IGBT. Для полного моделирования транспортного средства можно использовать блок Motor & Drive (System Level), чтобы абстрагировать PMSM, инвертор и контроллер с основанной на энергии моделью. Резистор Gmin обеспечивает очень маленькую проводимость, чтобы основываться, который улучшает числовые свойства модели при использовании решателя переменного шага.

Ссылки

[1] Краузе, P., О. Уосинкзук, С. Д. Садхофф и С. Пекэрек. Анализ электрического машинного оборудования и систем приводов. Piscatawy, NJ: нажатие Wiley-IEEE, 2013.

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Блоки

Clarke to Park Angle Transform | Clarke Transform | Inverse Clarke Transform | Inverse Park Transform | Park to Clarke Angle Transform

Введенный в R2017b

Документация

Park Transform