Документация

Генератор опорных токов SM

Генератор опорного тока синхронной машины

развернуть все на странице

Библиотека:
Управление Simscape/Electrical/Control/SM

Описание

Блок SM Current Reference Generator реализует генератор тока для управления током синхронной машины (SM) в опорной системе d-q ротора.

Определение уравнений

Блок генератора опорных токов ПЛ может получить текущий опорный ток одним из следующих способов:

Управление нулевой d-осью (ZDAC).
Таблицы подстановки.

Для метода ZDAC блочные наборы:

Привязка тока d-оси $_{}^{idref}$ к нулю:

$_{}^{idref} =$ 0,
Привязка тока поля $_{}^{ifref}$ с использованием привязки крутящего момента:

$_{}^{ifref} \frac{=_{|}_{Trefif,}}{_{}}$ max 'Tmax,
где _{если, max} - максимальный ток поля, а _Tmax - максимальный крутящий момент.
Привязка тока q-оси $_{}^{iqref}$ с использованием уравнения крутящего момента:

$_{}^{iqref} = \frac{_{}}{_{}_{}^{}} TrefKtifref$ ,
где _Tref - опорный входной крутящий момент, а _Kt - постоянная крутящего момента синхронной машины, выраженная упрощенным уравнением крутящего момента $T =_{}_{}_{}$ Ktifiq.

Для работы ниже базовой скорости синхронной машины подходящим способом является ZDAC. Выше базовой скорости для регулировки опорного значения d-оси требуется контроллер ослабления поля.

Чтобы предварительно создать текущие ссылки для нескольких операционных точек, определите три таблицы подстановки, используя подход таблиц подстановки:

$_{}^{idref} = f_{} (_{нм,}_{Tref},$ vdc),

$_{}^{iqref} = g_{(} {нм}_{,}_{Tref,}$ vdc),

и

$_{}^{ifref} = h_{(} {нм}_{,}_{Tref,}$ vdc).

Порты

Вход

развернуть все

`TqRef` - Эталонный крутящий момент, Н * м
скаляр

Требуемый механический крутящий момент, создаваемый синхронной машиной.

Типы данных: single | double

`wMechanical` - Механическая частота вращения ротора, рад/с
скаляр

Механическая угловая скорость ротора синхронной машины, полученная прямым измерением от синхронной машины.

Типы данных: single | double

`Vdc` - напряжение линии постоянного тока, В
скаляр

Напряжение постоянного тока преобразователя. Для метода ZDAC это значение используется для ограничения выходного опорного крутящего момента и предела крутящего момента. Для метода таблицы подстановки это значение используется в качестве входных данных таблиц подстановки.

Типы данных: single | double

Продукция

развернуть все

`idqfRef` - Опорные токи, А
вектор

Опорные токи d-q и поля должны подаваться в качестве входных сигналов в контроллер тока.

Типы данных: single | double

`TqRefSat` - Эталонный крутящий момент, Н * м
скаляр

Исходный крутящий момент, насыщенный рассчитанным пределом крутящего момента TqLim.

Типы данных: single | double

`TqLim` - Предел крутящего момента, Н * м
скаляр

Ограничение крутящего момента, налагаемое как электрическими, так и механическими ограничениями системы.

Типы данных: single | double

Параметры

развернуть все

Общие параметры

`Nominal dc-link voltage (V)` - Номинальное напряжение постоянного тока
`300V` (по умолчанию) | положительное число

Номинальное напряжение постоянного тока источника питания.

`Maximum power (W)` - Максимальная мощность
`30000W` (по умолчанию) | положительное число

Максимальная мощность синхронной машины.

`Maximum torque (Nm)` - Максимальный крутящий момент
`250Nm` (по умолчанию) | положительное число

Максимальный синхронный крутящий момент машины.

`Maximum field current (A)` - Максимальный ток поля
`25A` (по умолчанию) | положительное число

Максимальный ток поля синхронной машины.

`Sample time (-1 for inherited)` - Время блочной выборки
`-1` (по умолчанию) | -1 или положительное число

Время выборки для блока (-1 для унаследованного). Если этот блок используется внутри запускаемой подсистемы, время выборки должно быть -1. Если этот блок используется в непрерывной модели с переменным шагом, то время выборки может быть явно указано.

Ссылочная стратегия генерации

`Current references` - Текущая справочная стратегия
`Zero d-axis control` (по умолчанию) | `Lookup-table based`

Выберите стратегию определения текущих привязок.

`Torque constant (N*m/A)` - Постоянный крутящий момент
`0.0375` (по умолчанию) | положительное число

Постоянная крутящего момента синхронной машины.

`Mechanical speed vector, wMechanical (rpm)` - Вектор поиска частоты вращения ротора
`[0, 3000]` (по умолчанию) | положительный монотонно увеличивающийся вектор

Вектор скорости, используемый в таблицах поиска для определения текущих ссылок.

`Torque reference vector, TqRef (N*m)` - Вектор поиска привязки крутящего момента
`[-100, 0, 100]` (по умолчанию) | положительный монотонно увеличивающийся вектор

Вектор крутящего момента, используемый в таблицах поиска для определения текущих привязок.

`DC-link voltage vector, Vdc (V)` - вектор просмотра напряжения линии постоянного тока
`[300, 350]` (по умолчанию) | положительный монотонно увеличивающийся вектор

Вектор напряжения линии постоянного тока, используемый в таблицах поиска для определения ссылок на ток.

`D-axis current reference matrix, id(wMechanical,TqRef,Vdc), (A)` - Ссылочные значения тока d-оси
`zeros(2,3,2)` (по умолчанию) | вещественная матрица

Данные текущего поиска ссылки на прямую ось.

`Q-axis current reference matrix, iq(wMechanical,TqRef,Vdc), (A)` - Ссылочные значения тока по оси q
`zeros(2,3,2)` (по умолчанию) | вещественная матрица

Данные текущего поиска ссылки на квадратурную ось.

`Field current reference matrix, iq(wMechanical,TqRef,Vdc), (A)` - Текущие значения ссылочного поля
`zeros(2,3,2)` (по умолчанию) | вещественная матрица

Текущие данные поиска ссылки на поле.

Примеры модели

HESM Torque Control

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.

HESM Velocity Control

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.

SM Torque Control

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.

SM Velocity Control

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 Machine State-Space Control

Контроль состояния синхронной машины - пространство

Регулирование токов в тяговом приводе на базе синхронной машины (ПЛ) с помощью государственного-пространственного контроля. Высоковольтная батарея питает ПЛ через управляемый трехфазный преобразователь для обмоток статора и через управляемый двухквадрантный прерыватель для обмотки ротора. Идеальный источник угловой скорости обеспечивает нагрузку. ПЛ работает ниже базовой скорости. В каждый момент времени выборки запрос крутящего момента преобразуется в соответствующие текущие привязки с использованием подхода управления нулевой d-осью. Контроллер состояния с обратной связью управляет токами в опорной раме ротора. Наблюдатель Люенбергера получает зависящие от скорости условия предварительного управления. В моделировании используется несколько этапов крутящего момента как в двигателе, так и в генераторе. Планирование задач реализуется как конечный автомат Stateflow ®. Подсистема «Области» содержит области, которые позволяют просматривать результаты моделирования.

Ссылки

[1] Жирардин, А. и Г. Фридрих. «Оптимальное управление генератором синхронного стартера намотанного ротора». Конференция по промышленному применению, 2006 год, стр. 14-19.

[2] Карпьюк, С., К. Лазар и Д. И. Патраску. «Оптимальное управление крутящим моментом синхронной машины с внешним возбуждением». Контрольно-инженерная и прикладная информатика, 14 (2), 2012, стр. 80-88.

Расширенные возможности

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

.

См. также

Блоки

СМ AC1C | Контроллер тока SM

Представлен в R2017b

Документация Simscape Electrical

Поддержка