Сопоставленный двигатель

Отображенная электроника двигателя и привода, работающая в режиме регулирования крутящего момента

Библиотека:
Блок силового агрегата/движитель/электродвигатели и инверторы
Блок динамики транспортного средства/силовой агрегат/движитель

Описание

Блок отображенного двигателя реализует отображенный двигатель и электронику привода, работающие в режиме управления крутящим моментом. Выходной крутящий момент отслеживает исходную потребность в крутящем моменте и включает в себя постоянные времени отклика двигателя и отклика привода. Блок используется для быстрого моделирования на уровне системы, если не известны подробные параметры двигателя, например, для анализа мощности двигателя и соотношения крутящего момента. Блок предполагает, что колебания скорости вследствие механической нагрузки не влияют на отслеживание крутящего момента двигателя.

Можно указать:

Конфигурация порта - входной крутящий момент или скорость.
Диапазон электрического крутящего момента - диапазон крутящего момента или максимальная мощность и крутящий момент двигателя.
Электрические потери - одна рабочая точка, измеренная эффективность или измеренные потери. При наличии Toolbox™ калибровки на основе модели можно виртуально откалибровать таблицы измеренных потерь.

Электрический крутящий момент

Чтобы задать диапазон крутящего момента и скорости, разрешенных блоком, на вкладке Электрический крутящий момент (Electrical Torque) для параметра Параметризовано (Parametrized by) выберите одну из этих опций.

Настройка	Блокирование реализации
`Tabulated torque-speed envelope`	Диапазон, определяемый как набор точек данных о скорости и соответствующих максимальных значений крутящего момента.
`Maximum torque and power`	Диапазон, определяемый максимальным крутящим моментом и максимальной мощностью.

Для любого метода блок реализует конверт, подобный этому.

Электрические потери

Чтобы задать электрические потери, на вкладке Электрические потери (Electrical Losts) в поле Параметризовать потери (Parameterize losts by) выберите одну из этих опций.

Настройка	Блокирование реализации
`Single efficiency measurement`	Сумма этих терминов, измеренных в одной точке измерения: Фиксированные потери независимо от крутящего момента и скорости, P0. Используйте P0 для учета фиксированных потерь преобразователя. Зависящие от крутящего момента электрические потери k Представляет собой омические потери в медных обмотках. Электрические потери, зависящие от скорости, kw 2, где kw - константа, λ - скорость. Представляет потери железа из-за вихревых токов.
`Tabulated loss data`	Таблица поиска потерь, которая является функцией скоростей двигателя и крутящих моментов нагрузки. При наличии панели инструментов калибровки на основе модели щелкните Калибровка карт (Calibrate Maps), чтобы виртуально откалибровать таблицы поиска 2D с использованием измеренных данных.
`Tabulated loss data with temperature`	Таблица поиска потерь, которая является функцией скоростей двигателя, крутящих моментов нагрузки и рабочей температуры. При наличии панели инструментов калибровки на основе модели щелкните Калибровка карт (Calibrate Maps), чтобы виртуально откалибровать таблицы поиска 3D с использованием измеренных данных.
`Tabulated efficiency data`	2D справочная таблица эффективности, которая является функцией крутящих моментов груза и частот вращения двигателя: Преобразует предоставленные значения эффективности в потери и использует табличные потери для моделирования. Игнорирует значения КПД для нулевой скорости или нулевого крутящего момента. Потери принимаются равными нулю, когда крутящий момент или скорость равны нулю. Использует линейную интерполяцию для определения потерь. Предоставьте табличные данные для низких скоростей и низких крутящих моментов, при необходимости, чтобы получить требуемый уровень точности для условий пониженной мощности. Не экстраполирует значения потерь для значений скорости и крутящего момента, которые превышают диапазон таблицы.
`Tabulated efficiency data with temperature`	Таблица поиска эффективности 3D, которая является функцией скоростей двигателя, крутящих моментов нагрузки и рабочей температуры: Преобразует предоставленные значения эффективности в потери и использует табличные потери для моделирования. Игнорирует значения КПД для нулевой скорости или нулевого крутящего момента. Потери принимаются равными нулю, когда крутящий момент или скорость равны нулю. Использует линейную интерполяцию для определения потерь. Предоставьте табличные данные для низких скоростей и низких крутящих моментов, при необходимости, чтобы получить требуемый уровень точности для условий пониженной мощности. Не экстраполирует значения потерь для значений скорости, крутящего момента или температуры, которые превышают диапазон таблицы.

Для получения рекомендаций используйте Tabulated loss data вместо Tabulated efficiency data:

Эффективность становится плохо определенной для нулевой скорости или нулевого крутящего момента.
Вы можете учесть фиксированные потери, которые все еще присутствуют для нулевой скорости или крутящего момента.

Примечание

Из-за системных потерь двигатель может проводить ток, когда крутящий момент двигателя равен нулю.

Виртуальная калибровка

При наличии панели инструментов калибровки на основе модели можно виртуально откалибровать таблицы поиска измеренных потерь.

На вкладке Электрические потери (Electrical Losts) задайте для параметра Параметризовать потери (Parameterize losts by) значение:
- Tabulated loss data
- Tabulated loss data with temperature
Щелкните Калибровка карт (Calibrate Maps).

В диалоговом окне выполняются эти задачи.

Задача

Описание

Импорт данных о потерях

Импортировать эти данные потери из файла. Например, открыть <matlabroot>/toolbox/autoblks/autoblksshared/mbctemplates/MappedMotorDataset.xlsx.

Дополнительные сведения см. в разделе Использование данных (панель инструментов калибровки на основе модели).

Параметризовать потери по	Требуемые данные
`Tabulated loss data`	Частота вращения двигателя, рад/с Крутящий момент двигателя, Н· м Потеря питания, Вт
`Tabulated loss data with temperature`	Частота вращения двигателя, рад/с Крутящий момент двигателя, Н· м Температура двигателя, К Потеря питания, Вт

Сбор данных о двигателях в установившихся рабочих условиях. Данные должны охватывать скорость двигателя, крутящий момент и рабочий диапазон температуры.

Для фильтрации или редактирования данных выберите «Изменить в приложении». Откроется редактор данных панели инструментов калибровки на основе модели.

Создание моделей ответа

Панель инструментов калибровки на основе модели использует планы испытаний для соответствия данных гауссовым моделям процессов (GPM).

Чтобы оценить или скорректировать соответствие модели ответа, выберите Править в приложении. Откроется обозреватель модели Панель инструментов калибровки на основе модели (Model-Based Calibration Toolbox Model Browser). Дополнительные сведения см. в разделе Оценка модели (панель инструментов калибровки на основе модели).

Создать калибровку

Панель инструментов калибровки на основе модели откалибрует модели отклика и генерирует откалиброванные таблицы.

Чтобы оценить или скорректировать калибровку, выберите Изменить в приложении. Откроется обозреватель CAGE панели инструментов калибровки на основе модели. Дополнительные сведения см. в разделе Таблицы поиска калибровки (панель инструментов калибровки на основе модели).

Обновление параметров блока

Обновите эти параметры с помощью калибровки.

Параметризовать потери по	Параметры
`Tabulated loss data`	Вектор скоростей (w) для табличных потерь, w_eff_bp Вектор крутящих моментов (Т) для табличных потерь, T_eff_bp Соответствующие потери, losses_table
`Tabulated loss data with temperature`	Вектор скоростей (w) для табличных потерь, w_eff_bp Вектор крутящих моментов (Т) для табличных потерь, T_eff_bp Вектор температур для табличных потерь, Temp_eff_bp Соответствующие потери, losses_table_3d

Ток батареи

Блок вычисляет ток батареи, используя механическую мощность, потерю мощности и напряжение батареи. Положительный ток указывает на разряд батареи. Отрицательный ток указывает на заряд батареи.

$BattAmp \frac{= MechPwr +}{}$ PwrLossBattVolt

Уравнение использует эти переменные.

BattVolt	Напряжение батареи
MechPwr	Механическая мощность
PwrLoss	Потеря питания
BattCurr	Ток батареи

Учет мощности

Для учета мощности блок реализует эти уравнения.

Сигнал шины			Описание	Переменная	Уравнения
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd` Положительные сигналы указывают на поступление мощности в блок. Отрицательные сигналы указывают на поток мощности из блока.	`PwrMtr`	Механическая мощность	_Pmot	$_{Pmot} =_{}_{}$ startmTe
		`PwrBus`	Электроэнергия	_Pbus	$_{Pbus} =_{} Pmot_{+}$ Ploss
	`PwrNotTrnsfrd` Отрицательные сигналы указывают на потерю мощности.	`PwrLoss`	Потеря мощности двигателя	_Ploss	$_{Pstored} =_{} {\overset{}{}}_{}$ ωmω˙mJ
	`PwrStored` Положительные сигналы указывают на усиление мощности.	`PwrStoredShft`	Запасенная мощность двигателя	_Pstr	$_{Плосс} = -_{(} {Pmot}_{+}_{Ploss -}$ Pstored)

Уравнения используют эти переменные.

_Те	Крутящий момент на выходном валу двигателя
ω	Частота вращения вала двигателя
J	Инерция двигателя

Порты

Вход

развернуть все

`BattVolt` - Напряжение батареи
`scalar`

Напряжение батареи, BattVolt, в В.

`TrqCmd` - Командируемый крутящий момент двигателя
`scalar`

Командный крутящий момент двигателя, _Trqcmd, в Н· м.

Зависимости

Для создания этого входного порта в поле Port configuration выберите Torque.

`MtrSpd` - Частота вращения выходного вала двигателя
`scalar`

Частота вращения вала двигателя, _Mtrspd, в рад/с.

Зависимости

Для создания этого входного порта в поле Port configuration выберите Speed.

Продукция

развернуть все

`Info` - Сигнал шины
автобус

Сигнал шины содержит эти блочные вычисления.

Сигнал			Описание	Единицы
`MechPwr`			Механическая мощность	радиус
`PwrLoss`			Потеря мощности внутреннего инвертора и двигателя	Н· м
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd`	`PwrMtr`	Механическая мощность	W
	`PwrTrnsfrd`	`PwrBus`	Электроэнергия	W
	`PwrNotTrnsfrd`	`PwrLoss`	Потеря мощности двигателя	W
	`PwrStored`	`PwrStoredShft`	Запасенная мощность двигателя	W

`BattCurr` - Ток батареи
`scalar`

Ток батареи или спрос, _Ibatt, в А.

`MtrTrq` - Крутящий момент двигателя
`scalar`

Крутящий момент выходного вала двигателя, _Mtrtrq, в Н· м.

`MtrSpd` - Частота вращения вала двигателя
`scalar`

Частота вращения вала двигателя, _Mtrspd, в рад/с.

Зависимости

Для создания этого выходного порта в поле Port configuration выберите Torque.

Параметры

развернуть все

Параметры блока

`Port configuration` - Выбор конфигурации порта
`Torque` (по умолчанию) | `Speed`

В этой таблице представлены конфигурации портов.

Конфигурация порта	Создание портов
`Torque`	Застава `MtrSpd`
`Speed`	Вход `MtrSpd`

`Calibrate Maps` - Калибровка таблиц с измеренными данными
`selection`

На вкладке Электрические потери (Electrical Losts) задайте для параметра Параметризовать потери (Parameterize losts by) значение:
- Tabulated loss data
- Tabulated loss data with temperature
Щелкните Калибровка карт (Calibrate Maps).

В диалоговом окне выполняются эти задачи.

Задача

Описание

Импорт данных о потерях

Импортировать эти данные потери из файла. Например, открыть <matlabroot>/toolbox/autoblks/autoblksshared/mbctemplates/MappedMotorDataset.xlsx.

Параметризовать потери по	Требуемые данные
`Tabulated loss data`	Частота вращения двигателя, рад/с Крутящий момент двигателя, Н· м Потеря питания, Вт
`Tabulated loss data with temperature`	Частота вращения двигателя, рад/с Крутящий момент двигателя, Н· м Температура двигателя, К Потеря питания, Вт

Создание моделей ответа

Создать калибровку

Обновление параметров блока

Обновите эти параметры с помощью калибровки.

Параметризовать потери по	Параметры
`Tabulated loss data`	Вектор скоростей (w) для табличных потерь, w_eff_bp Вектор крутящих моментов (Т) для табличных потерь, T_eff_bp Соответствующие потери, losses_table
`Tabulated loss data with temperature`	Вектор скоростей (w) для табличных потерь, w_eff_bp Вектор крутящих моментов (Т) для табличных потерь, T_eff_bp Вектор температур для табличных потерь, Temp_eff_bp Соответствующие потери, losses_table_3d

Электрический крутящий момент

`Parameterized by` - Выберите тип
`Tabulated torque-speed envelope` (по умолчанию) | `Maximum torque and power`

Настройка	Блокирование реализации
`Tabulated torque-speed envelope`	Диапазон, определяемый как набор точек данных о скорости и соответствующих максимальных значений крутящего момента.
`Maximum torque and power`	Диапазон, определяемый максимальным крутящим моментом и максимальной мощностью.

Для любого метода блок реализует конверт, подобный этому.

`Vector of rotational speeds, w_t` - Обороты
`[0 375 750 800]` (по умолчанию) | `vector`

Скорости вращения для допустимого установившегося режима работы, в рад/с. Чтобы избежать низкой производительности из-за бесконечного наклона кривой крутящий момент-скорость, укажите вектор скоростей вращения, который не содержит повторяющихся последовательных значений.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, для параметра Parameterized by выберите Tabulated torque-speed envelope.

`Vector of maximum torque values, T_t` - Крутящий момент
`[0.09 0.08 0.07 0]` (по умолчанию) | `vector`

Максимальные значения крутящего момента для допустимого установившегося состояния, в Н· м.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, для параметра Parameterized by выберите Tabulated torque-speed envelope.

`Maximum torque, torque_max` - Крутящий момент
`.1` (по умолчанию) | `scalar`

Максимально допустимый крутящий момент двигателя, в Н· м.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, для параметра Parameterized by выберите Maximum torque and power.

`Maximum power, power_max` - Мощность
`30` (по умолчанию) | `scalar`

Максимально допустимая мощность двигателя, в Вт

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, для параметра Parameterized by выберите Maximum torque and power.

`Torque control time constant, Tc` - Постоянная времени
`0.02` (по умолчанию) | `scalar`

Постоянная времени, с которой водитель двигателя отслеживает потребность в крутящем моменте, в с.

Электрические потери

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

Настройка	Блокирование реализации
`Single efficiency measurement`	Сумма этих терминов, измеренных в одной точке измерения: Фиксированные потери независимо от крутящего момента и скорости, P0. Используйте P0 для учета фиксированных потерь преобразователя. Зависящие от крутящего момента электрические потери k Представляет собой омические потери в медных обмотках. Электрические потери, зависящие от скорости, kw 2, где kw - константа, λ - скорость. Представляет потери железа из-за вихревых токов.
`Tabulated loss data`	Таблица поиска потерь, которая является функцией скоростей двигателя и крутящих моментов нагрузки. При наличии панели инструментов калибровки на основе модели щелкните Калибровка карт (Calibrate Maps), чтобы виртуально откалибровать таблицы поиска 2D с использованием измеренных данных.
`Tabulated loss data with temperature`	Таблица поиска потерь, которая является функцией скоростей двигателя, крутящих моментов нагрузки и рабочей температуры. При наличии панели инструментов калибровки на основе модели щелкните Калибровка карт (Calibrate Maps), чтобы виртуально откалибровать таблицы поиска 3D с использованием измеренных данных.
`Tabulated efficiency data`	2D справочная таблица эффективности, которая является функцией крутящих моментов груза и частот вращения двигателя: Преобразует предоставленные значения эффективности в потери и использует табличные потери для моделирования. Игнорирует значения КПД для нулевой скорости или нулевого крутящего момента. Потери принимаются равными нулю, когда крутящий момент или скорость равны нулю. Использует линейную интерполяцию для определения потерь. Предоставьте табличные данные для низких скоростей и низких крутящих моментов, при необходимости, чтобы получить требуемый уровень точности для условий пониженной мощности. Не экстраполирует значения потерь для значений скорости и крутящего момента, которые превышают диапазон таблицы.
`Tabulated efficiency data with temperature`	Таблица поиска эффективности 3D, которая является функцией скоростей двигателя, крутящих моментов нагрузки и рабочей температуры: Преобразует предоставленные значения эффективности в потери и использует табличные потери для моделирования. Игнорирует значения КПД для нулевой скорости или нулевого крутящего момента. Потери принимаются равными нулю, когда крутящий момент или скорость равны нулю. Использует линейную интерполяцию для определения потерь. Предоставьте табличные данные для низких скоростей и низких крутящих моментов, при необходимости, чтобы получить требуемый уровень точности для условий пониженной мощности. Не экстраполирует значения потерь для значений скорости, крутящего момента или температуры, которые превышают диапазон таблицы.

Для получения рекомендаций используйте Tabulated loss data вместо Tabulated efficiency data:

Эффективность становится плохо определенной для нулевой скорости или нулевого крутящего момента.
Вы можете учесть фиксированные потери, которые все еще присутствуют для нулевой скорости или крутящего момента.

Примечание

Из-за системных потерь двигатель может проводить ток, когда крутящий момент двигателя равен нулю.

`Motor and drive overall efficiency, eff` - Эффективность
`100` (по умолчанию) | `scalar`

Блок определяет общую эффективность как:

$start= \frac{_{}_{}}{_{}_{} {100ti0ü 0ü 0ü 0}_{} +_{P0}^{} +_{}_{}^{kthe02}}$ + kwstart02

Уравнение использует эти переменные.

_τ0	Крутящий момент, при котором измеряется КПД
_ω0	Скорость, с которой измеряется КПД
_P0	Фиксированные потери независимо от крутящего момента или скорости
$_{}^{kτ02}$	Электрические потери, зависящие от крутящего момента
_kwω2	Потери железа в зависимости от скорости

При инициализации блок решает уравнение эффективности для k. Блок пренебрегает потерями, связанными с демпфированием ротора.