Обратное преобразование парков

Реализовать преобразование dq0 в abc

Библиотека:
Simscape / Электрический / Контроль / Математические Преобразования

Описание

Блок обратного преобразования парков преобразует прямые, квадратурные и нулевые компоненты временной области во вращающемся опорном кадре в компоненты трехфазной системы в abc опорном кадре. Блок может сохранять активную и реактивную мощности с мощностями системы во вращающейся системе отсчета, реализуя инвариантную версию преобразования Парка. Для сбалансированной системы нулевая составляющая равна нулю.

Блок можно настроить для выравнивания оси a трехфазной системы по оси d- или q вращающейся опорной рамки в момент времени t = 0. На чертежах показано направление магнитных осей обмоток статора в abc-системе координат и вращающейся d-q-системе координат, где:

Ось a и ось q первоначально выровнены.
Ось a и ось d первоначально выровнены.

В обоих случаях угол

λ - угол между осями a и q для выравнивания по оси q или угол между осями a и d для выравнивания по оси d.
λ - скорость вращения опорного кадра d-q.
t - время (в с) от начальной юстировки.

На рисунках показаны временные характеристики отдельных компонентов эквивалентных сбалансированных dq0 и abc для:

Выравнивание а-фазового вектора по оси q
Выравнивание фазового вектора по оси d

Определение уравнений

Блок обратного паркового преобразования реализует преобразование для выравнивания от фазы к оси q как

$[\begin{matrix} abc \end{matrix}] = \begin{matrix} [\sin & (start) & cos \\ (start) \frac{}{1sin} & (start− \frac{2íl3}{)} \\ cos (start− \frac{}{} & 2ā3) \frac{1sin}{(} start+ \end{matrix} \begin{matrix} 2ā3 \end{matrix})$ cos (start+ 2ā3) 1] [dq0],

где:

d и q - компоненты двухосной системы в вращающейся опорной раме.
a, b и c - компоненты трехфазной системы в опорном кадре abc.
0 - нулевая составляющая двухосной системы в стационарной системе координат.

Для инвариантного по мощности выравнивания от фазы к оси q блок реализует преобразование, используя следующее уравнение:

$[\begin{matrix} abc \end{matrix}] \sqrt{\frac{=}{}} \begin{matrix} 23 [sin & (start) & \sqrt{\frac{}{cos}} \\ (start) \frac{}{} 12sin & (start− \frac{}{2íl3}) & \sqrt{\frac{}{}} \\ cos (start− \frac{}{} & 2ā3) \frac{12sin}{} ( & \sqrt{\frac{start+}{}} \end{matrix} \begin{matrix} 2ā3 \end{matrix})$ cos (start+ 2ā3) 12] [dq0].

Для выравнивания a-фазы по d-оси блок реализует преобразование, используя следующее уравнение:

$\begin{matrix} \end{matrix} [ABC] = [\begin{matrix} cos & (θ) −sin \\ (θ) \frac{1cos}{} & (θ-2π3) \frac{}{−sin} \\ (θ-2π3) \frac{}{} & 1cos (θ + \frac{2π3)}{} \end{matrix} -sin \begin{matrix} ( \\ θ \end{matrix} +$ 2π3) 1] [dq0].

Блок реализует инвариантное выравнивание a-фазы по d-оси как

$[\begin{matrix} abc \end{matrix}] \sqrt{\frac{=}{}} \begin{matrix} 23 [cos & (start) - & \sqrt{\frac{}{}} \\ sin (start) \frac{}{} & 12cos (start− \frac{}{2ā3}) & \sqrt{\frac{}{−}} \\ sin \frac{}{} & \frac{}{} & \sqrt{\frac{}{}} \end{matrix} \begin{matrix} \end{matrix}$ (

Порты

Вход

развернуть все

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

Компоненты прямой и квадратурной осей и нулевая составляющая системы во вращающейся системе отсчета.

Типы данных: single | double

`θ_abc` - Угол поворота
скаляр | в радианах

Угловое положение вращающейся опорной рамки. Значение этого параметра равно полярному расстоянию от вектора α - фазы в опорном кадре abc до первоначально выровненной оси опорного кадра dq0.

Типы данных: single | double

Продукция

развернуть все

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

Компоненты трехфазной системы в системе координат abc.

Типы данных: single | double

Параметры

развернуть все

`Power Invariant` - Инвариантное преобразование мощности
off (по умолчанию) | on

Возможность сохранения активной и реактивной мощности опорной системы координат abc.

`Phase-a axis alignment` - выравнивание опорного кадра dq0
`Q-axis` (по умолчанию) | `D-axis`

Выровняйте фазовый вектор опорного кадра abc по оси d- или q вращающегося опорного кадра.

Примеры модели

Династия электрических двигателей

Образец испытания на динамометрическом стенде электромобиля. Испытательная среда содержит асинхронную машину (ASM) и внутреннюю синхронную машину с постоянными магнитами (IPMSM), подключенную к обратной связи через механический вал. Обе машины питаются высоковольтными батареями через управляемые трехфазные преобразователи. ASM мощностью 164 кВт создает крутящий момент нагрузки. IPMSM мощностью 35 кВт является тестируемой электрической машиной. Управляющая тестовая машина (IPMSM) управляет крутящим моментом IPMSM. Контроллер включает в себя многоскоростную структуру управления на основе PI. Скорость регулирования крутящего момента разомкнутого контура ниже, чем скорость регулирования тока замкнутого контура. Планирование задач для контроллера реализуется как конечный автомат Stateflow ®. Подсистема Control Load Machine (ASM) использует одну скорость для управления скоростью ASM. Подсистема визуализации содержит области, которые позволяют просматривать результаты моделирования.

Energy Balance in a 48V Starter
Generator

Энергетический баланс в генераторе стартера 48V

Внутренняя синхронная машина с постоянными магнитами (IPMSM), используемая в качестве стартера/генератора в упрощенной 48V автомобильной системе. Система содержит 48V электрическую сеть и 12V электрическую сеть. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) представлен базовыми механическими блоками. IPMSM работает как двигатель до тех пор, пока ДВС не достигнет холостого хода, а затем работает как генератор. IPMSM подает питание в 48V сеть, которая содержит R3 потребителя питания. Сеть 48V обеспечивает электропитанием сеть 12V, которая имеет двух потребителей: R1 и R2. Общее время моделирования (t) составляет 0,5 секунды. При t = 0,05 секунд включается ДВС. При t = 0,1 секунды включается R3. При t = 0,3 секунды R2 включается и увеличивает нагрузку на 12V электрическую сеть. Подсистема EM Controller включает в себя многоскоростную структуру каскадного управления на основе PI, которая имеет внешний контур управления напряжением и два внутренних контура управления током. Планирование задач в подсистеме управления реализуется как конечный автомат Stateflow ®. Подсистема контроллера DCDC реализует простой PI-контроллер для преобразователя DC-DC Buck, который питает 12V сеть. Подсистема «Области» содержит области, которые позволяют просматривать результаты моделирования.

Управление крутящим моментом HESM

Управление крутящим моментом в гибридной синхронной машине (HESM) на основе электротяги. Постоянные магниты и обмотка возбуждения возбуждают HESM. Высоковольтная батарея питает ПЛ через управляемый трехфазный преобразователь для обмоток статора и через управляемый четырехквадрантный прерыватель для обмотки ротора. Идеальный источник угловой скорости обеспечивает нагрузку. Подсистема управления использует подход с разомкнутым контуром для управления крутящим моментом и подход с замкнутым контуром для управления током. В каждый момент времени выборки запрос крутящего момента преобразуется в соответствующие текущие ссылки. Текущий элемент управления основан на PI. При моделировании используется несколько этапов крутящего момента как в двигателе, так и в генераторе. Подсистема визуализации содержит области, которые позволяют просматривать результаты моделирования.

Управление скоростью HESM

Управление угловой скоростью ротора в электротяговом приводе на базе гибридной синхронной машины возбуждения (HESM). Постоянные магниты и обмотка возбуждения возбуждают HESM. Высоковольтная батарея питает HESM через управляемый трехфазный преобразователь для обмоток статора и через управляемый четырехквадрантный прерыватель для обмотки ротора. Идеальный источник крутящего момента обеспечивает нагрузку. Подсистема управления включает многоскоростную структуру каскадного управления на основе PI. Управляющая структура имеет внешний контур регулирования угловой скорости и три внутренних контура регулирования тока. Подсистема визуализации содержит области, которые позволяют просматривать результаты моделирования.

Стабилизация напряжения IPMSG

Управление системой генератора низкого напряжения внутреннего синхронного генератора постоянного магнита (IPMSG) для гибридного электромобиля (HEV). Подсистема управления включает в себя многоскоростную каскадную структуру управления на основе PI, которая имеет внешний контур управления напряжением и два внутренних контура управления током. Планирование задач в подсистеме управления реализуется как конечный автомат Stateflow ®. Подсистема «Области» содержит области, которые позволяют просматривать результаты моделирования. Идеальный источник угловой скорости, представляющий двигатель внутреннего сгорания, приводит в действие IPMSG. IPMSG обеспечивает низковольтное питание потребителей R1 и R2. При t = 0,4 секунды выключатель замыкается, увеличивая нагрузку.

Управление крутящим моментом IPMSM в параллельном HEV

Упрощенный параллельный гибридный электромобиль (HEV). Внутренняя синхронная машина с постоянными магнитами (IPMSM) и двигатель внутреннего сгорания (ДВС) обеспечивают движение транспортного средства. IPMSM работает как в моторном режиме, так и в режиме генерации. Трансмиссия и дифференциал транспортного средства реализованы с использованием модели редуктора с фиксированным передаточным числом. Подсистема контроллера транспортного средства преобразует входные данные водителя в команды крутящего момента. Стратегия управления транспортным средством реализуется как конечный автомат Stateflow ®. Подсистема контроллера ДВС управляет крутящим моментом двигателя внутреннего сгорания. Подсистема контроллера привода управляет крутящим моментом IPMSM. Подсистема «Области» содержит области, которые позволяют просматривать результаты моделирования.

Управление крутящим моментом IPMSM в серии HEV

Внутренняя синхронная машина с постоянными магнитами (IPMSM), приводящая в движение гибридный электромобиль (HEV) упрощенной серии. Идеальный преобразователь DCDC, подключенный к высоковольтной батарее, питает IPMSM через управляемый трёхфазный преобразователь. Генератор с двигателем внутреннего сгорания заряжает высоковольтную батарею. Трансмиссия и дифференциал транспортного средства реализованы с использованием модели редуктора с фиксированным передаточным числом. Подсистема контроллера транспортного средства преобразует входные данные водителя в соответствующие команды для IPMSM и генератора. Подсистема контроллера привода управляет крутящим моментом IPMSM. Контроллер включает в себя многоскоростную структуру управления на основе PI. Скорость регулирования крутящего момента разомкнутого контура ниже, чем скорость регулирования тока замкнутого контура. Планирование задач для контроллера реализуется как конечный автомат Stateflow ®. Подсистема «Области» содержит области, которые позволяют просматривать результаты моделирования.

IPMSM Torque
Control in a Series-Parallel HEV

Управление крутящим моментом IPMSM в последовательном параллельном HEV

Упрощенный последовательно-параллельный гибридный электромобиль (HEV). Внутренняя синхронная машина с постоянными магнитами (IPMSM) и двигатель внутреннего сгорания (ДВС) обеспечивают движение транспортного средства. Двигатель внутреннего сгорания также использует электрический генератор для подзарядки высоковольтной батареи во время вождения. Трансмиссия и дифференциал транспортного средства реализованы с использованием модели редуктора с фиксированным передаточным числом. Подсистема контроллера транспортного средства преобразует входные данные водителя в команды крутящего момента. Стратегия управления транспортным средством реализуется как конечный автомат Stateflow ®. Подсистема контроллера ДВС управляет крутящим моментом двигателя внутреннего сгорания. Контроллер генератора управляет крутящим моментом электрогенератора. Подсистема контроллера привода управляет крутящим моментом IPMSM. Подсистема «Области» содержит области, которые позволяют просматривать результаты моделирования.

IPMSM Torque Control in an
Axle-Drive HEV

Управление крутящим моментом IPMSM в HEV привода оси

Внутренняя синхронная машина с постоянными магнитами (IPMSM), приводящая в движение электромобиль с упрощенным приводом на ось. Высоковольтная батарея питает IPMSM через управляемый трехфазный преобразователь. IPMSM работает как в моторном режиме, так и в режиме генерации. Трансмиссия и дифференциал транспортного средства реализованы с использованием модели редуктора с фиксированным передаточным числом. Подсистема контроллера транспортного средства преобразует входные данные водителя в соответствующую команду крутящего момента. Подсистема контроллера привода управляет крутящим моментом IPMSM. Контроллер включает в себя многоскоростную структуру управления на основе PI. Скорость регулирования крутящего момента разомкнутого контура ниже, чем скорость регулирования тока замкнутого контура. Планирование задач для контроллера реализуется как конечный автомат Stateflow ®. Подсистема «Области» содержит области, которые позволяют просматривать результаты моделирования.

Управление скоростью IPMSM

Управление угловой скоростью ротора в синхронной машине на основе внутреннего постоянного магнита (IPMSM). Высоковольтная батарея питает IPMSM через управляемый трехфазный преобразователь. IPMSM работает как в моторном режиме, так и в режиме генерации в соответствии с нагрузкой. Идеальный источник крутящего момента обеспечивает нагрузку. Подсистема «Области» содержит области, которые позволяют просматривать результаты моделирования. Подсистема управления включает в себя многоскоростную каскадную структуру управления на основе PI, которая имеет внешний контур управления угловой скоростью и два внутренних контура управления током. Планирование задач в подсистеме управления реализуется как конечный автомат Stateflow ®. Во время моделирования на одну секунду требуемая угловая скорость составляет 0 об/мин, 500 об/мин, 2000 об/мин, а затем 3000 об/мин. Выше 1630 об/мин IPMSM входит в режим ослабления поля.

Управление крутящим моментом ПЛ

Управление крутящим моментом в электроприводе на базе синхронной машины (SM). Высоковольтная батарея питает ПЛ через управляемый трехфазный преобразователь для обмоток статора и управляемый четырехквадрантный прерыватель для обмотки ротора. Идеальный источник угловой скорости обеспечивает нагрузку. Подсистема управления использует подход с разомкнутым контуром для управления крутящим моментом и подход с замкнутым контуром для управления током. В каждый момент времени выборки запрос крутящего момента преобразуется в соответствующие текущие ссылки. Текущий элемент управления основан на PI. В моделировании используется несколько этапов крутящего момента как в двигателе, так и в генераторе. Планирование задач реализуется как конечный автомат Stateflow ®. Подсистема визуализации содержит области, которые позволяют просматривать результаты моделирования.

Управление скоростью SM

Управление угловой скоростью ротора в электротяговом приводе на базе синхронной машины (ПЛ). Высоковольтная батарея питает ПЛ через управляемый трехфазный преобразователь для обмоток статора и управляемый четырехквадрантный прерыватель для обмотки ротора. Идеальный источник крутящего момента обеспечивает нагрузку. Подсистема управления включает в себя многоскоростную каскадную структуру управления на основе PI, которая имеет внешний контур управления угловой скоростью и три внутренних контура управления током. Планирование задач в подсистеме управления реализуется как конечный автомат Stateflow ®. Подсистема визуализации содержит области, которые позволяют просматривать результаты моделирования.

Synchronous Reluctance
Machine Velocity Control

Синхронное управление скоростью машины с нежелательной связью

Управление угловой скоростью ротора в электроприводе на базе синхронной машины с сопротивлением (SynRM). Высоковольтная батарея питает SynRM через управляемый трехфазный преобразователь. Идеальный источник крутящего момента обеспечивает нагрузку. Подсистема управления включает многоскоростную структуру каскадного управления на основе PI. Управляющая структура содержит внешний контур регулирования угловой скорости и два внутренних контура регулирования тока. Подсистема визуализации содержит области, которые позволяют просматривать результаты моделирования.

Three-Phase
Asynchronous Drive with Sensor Control

Трехфазный асинхронный привод с сенсорным управлением

Управление и анализ работы асинхронной машины (Asynchronous Machine, ASM) с помощью сенсорного полевого управления ротором. Модель показывает основную электрическую цепь с тремя дополнительными подсистемами, содержащими органы управления, измерения и области. Подсистема Control содержит два контроллера: один для преобразователя на стороне сетки (AC/DC) и один для преобразователя на стороне машины (DC/AC). Подсистема Scopes содержит две области времени: одну для Grid-Side Converter и одну для ASM. При выполнении модели открывается анализатор спектра, который отображает данные частоты для тока питания фазы А.

Three-Phase Asynchronous Drive with Sensorless Control

Трехфазный асинхронный привод с безсенсорным управлением

Управление и анализ работы асинхронной машины (Asynchronous Machine, ASM) с помощью бесконсенсорного полевого управления ротором. Модель показывает основную электрическую цепь с тремя дополнительными подсистемами, содержащими органы управления, измерения и области. Подсистема Control содержит два контроллера: один для преобразователя на стороне сетки (AC/DC) и один для преобразователя на стороне машины (DC/AC). Подсистема Scopes содержит две области времени: одну для Grid-Side Converter и одну для ASM. При выполнении модели открывается анализатор спектра, который отображает данные частоты для тока питания фазы А.

Ссылки

[1] Краузе, П., О. Васынчук, С. Д. Судхофф и С. Пекарек. Анализ электрических машин и приводных систем. Piscatawy, NJ: Wiley-IEEE Press, 2013.

Расширенные возможности

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

См. также

Блоки

Преобразование угла Кларка в парк | Трансформация Кларка | Обратное преобразование Кларка | Преобразование угла от парковки к Кларку | Преобразование парка

Представлен в R2017b

Документация

Обратное преобразование парков