Контрольный справочник ACIM

Вычислить опорные токи для полеориентированного управления асинхронным двигателем

Библиотека:
Блок управления двигателем/элементы управления/ссылка на элемент управления

Описание

Контрольный опорный блок ACIM вычисляет опорные токи d-оси и q-оси для операции управления, ориентированной на поле (и ослабления поля).

Блок принимает опорный крутящий момент и механическую скорость обратной связи и выдает соответствующие опорные токи d- и q-осей.

Блок вычисляет ссылочные значения тока путем решения математических взаимосвязей. В расчетах используется система единиц СИ. При работе с системой Per-Unit (PU) (для параметра Input units установлено значение Per-Unit (PU)), блок преобразует входные сигналы ПУ в блоки СИ для выполнения вычислений и преобразует их обратно в значения ПУ на выходе.

Эти уравнения описывают, как блок вычисляет ссылочные значения тока d-оси и q-оси.

Математическая модель асинхронного двигателя

Эти модельные уравнения описывают динамику асинхронного двигателя в системе отсчета потока ротора:

Индуктивности машины представлены как,

$_{Ls} =_{} Lls +_{}$ Lm

$_{Lr} =_{} Llr +_{}$ Lm

$λ = 1 \frac{_{-}^{}}{(_{}_{}}$ Lm2Ls⋅Lr)

Напряжения статора представлены как,

$_{vsd} =_{}_{} Rsisd +_{} \frac{_{}}{} \frac{_{startLsdisddt}}{_{+}} \frac{_{}}{}_{} {LmLrdλ rddt}_{} -_{}$

$_{vsq} =_{}_{} Rsisq {+ «}_{} \frac{_{}}{} \frac{_{Lsdisqdt»}}{_{+ «}}_{}_{}_{} {LmLr,»}_{}_{}$

В предыдущих уравнениях связи потоков могут быть представлены как:

$_{λ sd} = \frac{_{}}{_{}}_{} LmLrλ rd +_{}_{}$ startLsisd

$_{λ qq} =_{}_{}$ λ Lsisq

$_{} \frac{_{}}{tirdλ rddt} +_{} λ rd_{=}_{}$ Lmisd

Если оставить поток ротора постоянным, а ось d выровнена по системе отсчета потока ротора, то можно предположить:

$_{λ rd} =_{}_{}$ Lmisd

$_{λ rq} =$ 0

Эти уравнения описывают механическую динамику,

$_{Te} \frac{=}{} \frac{{32p}_{}}{(_{}}_{LmLr)}_{}$ λ rdisq

$_{}_{} \frac{_{}}{}_{Te− TL=Jdωmdt +Bωm}$

Эти уравнения описывают скорость скольжения,

$_{startr} = \frac{(_{}}{_{}} LrRr$ )

$_{} ωe_slip= (\frac{_{}_{}^{}}{_{}_{Lm⋅isqrefτr⋅λrd}})$

$_{starte} =_{} startr_{+ starte_}$ slip

$_{θe} = \int_{ωe} \cdot dt = \int (_{} ωr_{} +ωe_slip) {⋅dt}_{} {=θr}_{}$ +θslip

Ссылочное текущее вычисление

Эти уравнения показывают вычисление опорных токов,

$_{} \frac{_{}}{_{isd_0=λrdLm}}$

$_{} isq_req= \frac{^{}}{\frac{}{} Tref32p \frac{(_{}}{_{}} LmLr)_{}}$ λ rd

Опорные токи вычисляются по-разному для работы ниже базовой скорости и области ослабления поля,

Если $_{ωm} \leq_{ωbase}$ :

$_{} isd_sat=min (_{}_{} isd_0,imax$ )

Если $_{startm} >_{}$ startbase:

$_{} isd_fw= \frac{(_{}}{_{}} isd_0|ωe|$ )

$_{} isd_sat=min (_{}_{} isd_fw,imax$ )

Эти уравнения указывают вычисление тока по оси q,

$_{} isq_lim= \sqrt{_{}^{imax2} -_{}^{}}$ isd_sat2

$_{} isq_sat=sat (_{}_{} isq_lim,isq_req$ )

Блок выводит следующие значения:

$_{}^{isdref} =_{isd_}$ sat

$_{}^{isqref} =_{isq_}$ sat

где:

$p$ - число пар полюсов двигателя.
$_{Rs}$ - сопротивление обмотки фазы статора (Ом).
$_{Rr}$ - сопротивление ротора, относящееся к статору (Ом).
$_{Lls}$ - индуктивность утечки статора (Генри).
$_{Llr}$ - индуктивность утечки ротора (Генри).
$_{Ls}$ - индуктивность статора (Генри).
$_{Lm}$ - намагничивающая индуктивность (Генри).
$_{Lr}$ - индуктивность ротора, относящаяся к статору (Генри).
$λ$ - суммарный коэффициент утечки асинхронного двигателя.
$_{startr}$ - постоянная времени ротора (с).
$_{vsd}$ и $_{vsq}$ - напряжения статора по осям d- и q (Вольты).
$_{isd}$ и $_{isq}$ - токи статора по осям d- и q (Ампер).
$_{isd_0}$ - номинальный ток d-оси статора, также известный как ток намагничивания (Ампер).
$_{imax}$ - максимальный фазовый ток (пик) двигателя (Ампер).
$_{λ sd}$ - d-осевая флюсовая связь статора (Вебера).
$_{λ qq}$ - q-осевая связь потока статора (Вебера).
$_{λ rd}$ - d-осевая флюсовая связь ротора (Вебер).
$_{λ rq}$ - связь потока по оси q ротора (Вебера).
$_{ωe_slip}$ - скорость электрического скольжения ротора (радиан/сек).
$_{startslip}$ - механическая скорость скольжения ротора (радиан/сек).
$_{starte}$ - электрическая скорость, соответствующая частоте напряжений статора (радиан/с).
$_{startm}$ - механическая частота вращения ротора (радиан/сек).
$_{startr}$ - электрическая частота вращения ротора (радиан/сек).
$_{λ base}$ - механическая базовая скорость двигателя (радиан/сек).
$_{Te}$ - электромеханический крутящий момент, создаваемый двигателем (Нм).

Порты

Вход

развернуть все

`T^ref` - Контрольное значение крутящего момента
скаляр

Опорное входное значение крутящего момента, для которого блок вычисляет опорный ток.

Типы данных: single | double | fixed point

`⍵_m` - Механическая скорость
скаляр

Опорное значение механической скорости, для которого блок вычисляет опорный ток.

Типы данных: single | double | fixed point

Продукция

развернуть все

`I_sd^ref` - Эталонный ток статора d-оси
скаляр

Ссылочное значение тока статора d-оси.

Типы данных: single | double | fixed point

`I_sq^ref` - Эталонный ток статора по оси q
скаляр

Опорное значение тока статора по оси q.

Типы данных: single | double | fixed point

Параметры

развернуть все

`Number of pole pairs` - Количество пар полюсов, имеющихся в двигателе
`2` (по умолчанию) | скаляр

Количество пар полюсов, доступных в асинхронном двигателе.

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

Индуктивность из-за потока утечки, связанного с обмоткой ротора (по Генриху).

`Magnetizing Inductance (H)` - Индуктивность намагничивания асинхронного двигателя
`30e-3` (по умолчанию) | скаляр

Индуктивность из-за намагничивающего потока (по Генриху).

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

Номинальный поток асинхронного двигателя (в Weber).

`Rated Speed (rpm)` - Номинальная частота вращения двигателя
`1150` (по умолчанию) | скаляр

Номинальная частота вращения асинхронного двигателя согласно спецификации двигателя (в об/мин).

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

Синхронная скорость асинхронного двигателя (в об/мин).

`Max current (A)` - Максимальный предел фазного тока для двигателя (ампер)
`3` (по умолчанию) | скаляр

Максимальный предел фазного тока для асинхронного двигателя (ампер).

`Input units` - Единица измерения входных значений
`Per-Unit (PU)` (по умолчанию) | `SI Units`

Единица измерения входных значений.

`Base Current (A)` - Базовый ток для каждой единичной системы
`5.3611` (по умолчанию) | скаляр

Базовый ток (в амперах) для каждой единичной системы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Input units значение Per-Unit (PU).

`Base torque (Nm)` - Базовый крутящий момент для блочной системы
`0.50072` (по умолчанию) | скаляр

Базовый крутящий момент (в Нм) для каждой системы. Для получения дополнительной информации см. страницу «Система на единицу».

Этот параметр не конфигурируется и использует значение, которое внутренне вычисляется с использованием других параметров.

Зависимости

Для отображения этого параметра установите Единицы ввода в значение Per-Unit (PU).

Примеры модели

Field-Oriented Control of Induction Motor Using Speed Sensor

Полевое управление асинхронным двигателем с помощью датчика скорости

Реализует метод полевого управления (FOC) для управления скоростью трехфазного асинхронного двигателя переменного тока (ACIM). Алгоритм ВОК требует обратной связи частоты вращения ротора, которая получается в этом примере с помощью квадратурного датчика кодирования. Дополнительные сведения о ВОК см. в разделе Полевое управление (ВОК).

Ссылки

[1] B. Бозе, современная электроника и приводы переменного тока. Прентис Холл, 2001. ISBN-0-13-016743-6.

[2] Лоренц, Роберт Д., Томас Липо и Дональд У. Новотны. «Управление движением с помощью асинхронных двигателей». Материалы IEEE, том 82, выпуск 8, август 1994 года, стр. 1215-1240.

[3] У. Леонхард, управление электрическими приводами, 3-й ред. Секавус, Нью-Джерси, США: Springer-Verlag New York, Inc., 2001.

[4] Бриз, Фернандо, Майкл У. Дегнер и Роберт Д. Лоренц. «Анализ и проектирование регуляторов тока с использованием сложных векторов». IEEE Transactions on Industry Applications, том 36, выпуск 3, май/июнь 2000 года, стр. 817-825.

[5] Briz, Фернандо, и др. «Регулирование тока и потока в режиме ослабления поля [асинхронных двигателей]». Сделки IEEE по отраслевым приложениям, том 37, выпуск 1, январь/февраль 2001 г., стр. 42-50.

[6] Р. М. Прасад и М. А. Mulla, «Новый безпозиционно-сенсорный алгоритм для ориентированного на поле управления DFIG с датчиками пониженного тока», IEEE Trans. Sustain. Энергия, т. 10, № 3, стр. 1098-1108, июль 2019.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

Преобразование с фиксированной точкой
Проектирование и моделирование систем с фиксированной точкой с помощью Designer™ с фиксированной точкой.

См. также

Модуль оценки скорости проскальзывания ACIM | Дискретный контроллер PI с защитой от обмотки и сбросом | Ссылка на управление MTPA | Измерение скорости

Темы

Представлен в R2020b

Документация

Контрольный справочник ACIM

Описание

Математическая модель асинхронного двигателя

Ссылочное текущее вычисление

Порты

Вход

`T^ref` - Контрольное значение крутящего момента
скаляр

`⍵_m` - Механическая скорость
скаляр

Продукция

`I_sd^ref` - Эталонный ток статора d-оси
скаляр

`I_sq^ref` - Эталонный ток статора по оси q
скаляр

Параметры

`Number of pole pairs` - Количество пар полюсов, имеющихся в двигателе
`2` (по умолчанию) | скаляр

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

`Magnetizing Inductance (H)` - Индуктивность намагничивания асинхронного двигателя
`30e-3` (по умолчанию) | скаляр

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

`Rated Speed (rpm)` - Номинальная частота вращения двигателя
`1150` (по умолчанию) | скаляр

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

`Max current (A)` - Максимальный предел фазного тока для двигателя (ампер)
`3` (по умолчанию) | скаляр

`Input units` - Единица измерения входных значений
`Per-Unit (PU)` (по умолчанию) | `SI Units`

`Base Current (A)` - Базовый ток для каждой единичной системы
`5.3611` (по умолчанию) | скаляр

Зависимости

`Base torque (Nm)` - Базовый крутящий момент для блочной системы
`0.50072` (по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Примеры модели

Полевое управление асинхронным двигателем с помощью датчика скорости

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

Преобразование с фиксированной точкой
Проектирование и моделирование систем с фиксированной точкой с помощью Designer™ с фиксированной точкой.

См. также

Темы

Документация по блокам управления двигателем

Поддержка

Документация

Контрольный справочник ACIM

Описание

Математическая модель асинхронного двигателя

Ссылочное текущее вычисление

Порты

Вход

Tref - Контрольное значение крутящего момента скаляр

⍵m - Механическая скорость скаляр

Продукция

Isdref - Эталонный ток статора d-оси скаляр

Isqref - Эталонный ток статора по оси q скаляр

Параметры

Number of pole pairs - Количество пар полюсов, имеющихся в двигателе 2 (по умолчанию) | скаляр

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

Magnetizing Inductance (H) - Индуктивность намагничивания асинхронного двигателя 30e-3 (по умолчанию) | скаляр

Rated Flux (Wb) - Номинальный поток двигателя 38.2e-3 (по умолчанию) | скаляр

Rated Speed (rpm) - Номинальная частота вращения двигателя 1150 (по умолчанию) | скаляр

Synchronous Speed (rpm) - Синхронная скорость двигателя 1500 (по умолчанию) | скаляр

Max current (A) - Максимальный предел фазного тока для двигателя (ампер) 3 (по умолчанию) | скаляр

Input units - Единица измерения входных значений Per-Unit (PU) (по умолчанию) | SI Units

Base Current (A) - Базовый ток для каждой единичной системы 5.3611 (по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Base torque (Nm) - Базовый крутящий момент для блочной системы 0.50072 (по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Примеры модели

Полевое управление асинхронным двигателем с помощью датчика скорости

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

Преобразование с фиксированной точкой Проектирование и моделирование систем с фиксированной точкой с помощью Designer™ с фиксированной точкой.

См. также

Темы

Документация по блокам управления двигателем

Поддержка

`T^ref` - Контрольное значение крутящего момента
скаляр

`⍵_m` - Механическая скорость
скаляр

`I_sd^ref` - Эталонный ток статора d-оси
скаляр

`I_sq^ref` - Эталонный ток статора по оси q
скаляр

`Number of pole pairs` - Количество пар полюсов, имеющихся в двигателе
`2` (по умолчанию) | скаляр

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

`Magnetizing Inductance (H)` - Индуктивность намагничивания асинхронного двигателя
`30e-3` (по умолчанию) | скаляр

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

`Rated Speed (rpm)` - Номинальная частота вращения двигателя
`1150` (по умолчанию) | скаляр

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

`Max current (A)` - Максимальный предел фазного тока для двигателя (ампер)
`3` (по умолчанию) | скаляр

`Input units` - Единица измерения входных значений
`Per-Unit (PU)` (по умолчанию) | `SI Units`

`Base Current (A)` - Базовый ток для каждой единичной системы
`5.3611` (по умолчанию) | скаляр

`Base torque (Nm)` - Базовый крутящий момент для блочной системы
`0.50072` (по умолчанию) | скаляр

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

Преобразование с фиксированной точкой
Проектирование и моделирование систем с фиксированной точкой с помощью Designer™ с фиксированной точкой.