В этом примере показано управление вектором для внутреннего синхронного двигателя постоянного магнита (PMSM) во время регулирования крутящего момента.
В ac6_example модели предполагалось, что ПМСМ имел свои постоянные магниты, установленные на поверхности ротора. Поэтому этот тип PMSM имеет однородный воздушный зазор и отсутствие солености, следовательно, Ld = Lq. Предполагается, что PMSM имеет внутренний ротор постоянных магнитов. Влияние конфигурации «заглубленный магнит» представляет собой соленость ротора, которая делает Lq > Ld и вводит в уравнение крутящего момента PMSM член момента сопротивления. Чтобы воспользоваться преимуществом момента сопротивления, компонент тока Id больше не установлен в нуль, если он предназначен для PMSM с постоянными магнитами, установленными на поверхности.
Оливье Трембле, Луи-А. Дессен (Ecole de Technologie Superieure, Монреаль).
Эта схема использует модифицированную версию блока AC6 библиотеки электроприводов Specialized Power Systems. Он моделирует управление вектором ослабления потока для 100 кВт, 12500 об/мин, основной полюс PMSM, питаемый от источника 288 В постоянного тока. Механическая система представлена снаружи. Вот почему вход двигателя - это скорость, а выход - это электромагнитный крутящий момент.
Синхронный привод двигателя PM состоит из четырех основных частей: электродвигателя, трехфазного инвертора, контроллера VECT и контроллера скорости.
Электродвигатель - 288 В постоянного тока, 100 кВт PMSM. Этот двигатель имеет 8 полюсов и магниты заглублены (явный тип ротора).
Трехфазный инвертор является инвертором источника напряжения, управляемым ШИМ. Этот блок построен с использованием универсального мостового блока.
Блок контроллера VECT вычисляет токи трех опорных линий двигателя, соответствующие эталонам потока и крутящего момента, и затем генерирует соответствующий ШИМ с использованием трехфазного регулятора тока. Когда требуется номинальный поток, используется оптимальное управление для минимизации амплитуды линейного тока для требуемого крутящего момента. Когда необходимо ослабление потока, амплитуда и фаза тока изменяются для расширения рабочего диапазона крутящего момента и частоты вращения.
Регулятор скорости используется в режиме регулирования крутящего момента. Нормализованное значение потока вычисляется со скоростью машины для выполнения управления ослаблением потока.
Блок ограничения крутящего момента используется для предотвращения ограничения, обусловленного характеристикой крутящего момента и частоты вращения этого двигателя для источника 288 В постоянного тока. Когда внутреннее напряжение машины достигает напряжения инвертора (поскольку требуемый крутящий момент слишком высок для скорости двигателя), инвертор переходит в режим насыщения (требуемый ток больше не может поступать в двигатель). После этого момента произойдет потеря отслеживания тока, что уменьшит ток двигателя. Этот блок используется для уменьшения опорного крутящего момента в зависимости от скорости двигателя и характеристики крутящего момента, чтобы никогда не работать в режиме насыщения инвертора.
На выходе блока имеются сигналы крутящего момента, частоты вращения, мощности, токов и напряжений двигателя.
Запустите моделирование. Можно наблюдать крутящий момент двигателя (электромагнитный и опорный), частоту вращения ротора, механическую мощность (электромагнитный и опорный), токи статора (величина, Iq и Id) и напряжения статора (величина, Vq и Vd).
При t = 0 с уставка крутящего момента устанавливается равной 256 Нм (номинальный крутящий момент двигателя). Электромагнитный крутящий момент быстро достигает эталона.
При t = 0,104 с частота вращения ротора превышает номинальную частоту вращения 3000 об/мин. Следовательно, ослабление потока выполняется для того, чтобы ограничить обратную электродвижущую силу (BEMF) двигателя; поэтому компонент тока Id увеличивается (отрицательно). Кроме того, опорный крутящий момент ограничен (из-за характеристики крутящего момента-частоты вращения двигателя) для предотвращения насыщения инвертора, вызывая уменьшение составляющей тока Iq. Следует отметить, что величина тока является постоянной; изменяется только угол.
Теперь измените опорный крутящий момент на 100 Нм и просмотрите результаты:
При t = 0 с уставка крутящего момента устанавливается равной 100 Нм. Амплитуда тока оптимальна для этого крутящего момента.
При t = 0,28 с частота вращения ротора превышает номинальную частоту вращения 3000 об/мин. Следовательно, ослабление потока выполняется для того, чтобы ограничить обратную электродвижущую силу (BEMF) двигателя; поэтому компонент тока Id увеличивается (отрицательно).
При t = 1,06 с опорный крутящий момент ограничен (из-за характеристики крутящего момента-частоты вращения двигателя) для предотвращения насыщения инвертора, вызывая уменьшение составляющей тока Iq. Величина тока поддерживается постоянной величиной, но фаза тока изменяется.
Следует отметить, что электромагнитный крутящий момент точно соответствует опорному крутящему моменту даже в области ослабления потока.
1) Система питания была дискретизирована с шагом времени 2. Контроллер скорости использует выборку 140 мкс, а векторный контроллер использует время выборки 20 мкс для моделирования устройства управления микроконтроллером.