В этом примере показано регулирование скорости установленного на поверхности синхронного двигателя с постоянным магнитом (PMSM) с использованием полевого управления (ВОК).
PMSM представляют собой синхронные двигатели переменного тока с постоянными магнитами, установленными на их поверхностях ротора (PMSM, установленные на поверхности) или заглубленными в ротор (PMSM, установленные внутри). В то время как BLDC двигатель имеет трапециевидную обратную ЭДС, PMSM имеют синусоидальную обратную ЭДС.
Электродвигатели PMSM обычно управляются с использованием ориентированной на поле схемы управления и питаются синусоидальными токами.
Шина постоянного тока, смоделированная как идеальный источник постоянного тока 400 В, подключена к трёхфазному, двухуровневому преобразователю. Этот преобразователь генерирует соответствующие трехфазные напряжения для регулирования скорости двигателя PMSM 3 кВт, 3000 об/мин.
Преобразователь управляется контроллером ВОК, который генерирует ссылки напряжения на пространственно-векторный модулятор ШИМ.
ВОК - это схема управления, в которой опорный кадр координат d-q, который зафиксирован вектором пространства потока двигателя, используется для достижения развязки между потоком двигателя и крутящим моментом. Следовательно, они могут отдельно управляться токами прямой оси статора и квадратурной оси соответственно.
Крутящий момент является максимальным, когда поток, создаваемый магнитами, перпендикулярен статорному потоку, создаваемому токами статора. В схеме управления, ориентированной на поле, угол между этими двумя потоками поддерживается на уровне 90 ° для создания максимального крутящего момента.
Крутящий момент, развиваемый двигателем, определяется:
![$$T_e = \frac{3}{2} \: p \:[ \lambda \: i_{q} + (L_{d}-L_{q})\: i_{d}\: i_{q}]$$](../../../examples/sps_product/win64/power_motordrive_PMSM_FOC_eq16034409553590052568.png)
где
- количество пар полюсов.
- поток, индуцированный постоянными магнитами в обмотках статора.
и
являются индуктивностью d-оси и q-оси.
и
являются токами статора d-оси и q-оси.
Отметим, что уравнение выражается в опорной раме ротора (dq-рамке), и все величины в опорной рамке ротора относятся к статору.
Поскольку постоянные магниты двигателя установлены на поверхности ротора, индуктивности прямой и квадратурной осей имеют одинаковое значение (Ld = Lq в нашем примере). Приведенное выше уравнение может быть затем упрощено до:
![$$T_e = \frac{3}{2} \: p \:[ \lambda \: i_{q}]$$](../../../examples/sps_product/win64/power_motordrive_PMSM_FOC_eq16928329442164373700.png)
Это новое уравнение показывает, что компонент Id тока прямой оси не оказывает влияния на крутящий момент. Крутящий момент двигателя может затем регулироваться компонентом Iq статора.
На основании положения ротора (представленного сигналом тета в модели двигателя) измеренные трехфазные токи статора преобразуются в координаты d-q в системе отсчета ротора.
Скорость двигателя
и эталон скорости
подаются на регулятор скорости для получения эталона тока. 
Роль регулятора скорости заключается в поддержании скорости двигателя равной опорной скорости путем создания большего или меньшего крутящего момента для ускорения или замедления двигателя.
Текущий эталон и
текущий эталон (которые установлены на ноль, когда ослабление поля не требуется) подаются в регуляторы тока. Регуляторы обрабатывают измеренный и опорный токи для получения трехфазных опорных сигналов. Сигналы подключены к модулятору ШИМ, который генерирует импульсы для инвертора двигателя. Модулятор использует метод пространственного вектора ШИМ с усреднением импульсов и частотой переключения 8 кГц.
Выполните моделирование и просмотрите формы сигналов на блоках объема. Двигатель быстро достигает эталонной скорости 2000 об/мин. При 0,25 с вращение двигателя изменяется на обратное путем установки эталона скорости на -2800 об/мин. Для соблюдения этой новой уставки система управления создает большой отрицательный крутящий момент. Обратите внимание, что во время замедления активная мощность передается обратно на источник постоянного тока. При 0,65 с на двигатель прикладывается отрицательный момент нагрузки -8 Н.м. Для поддержания частоты вращения двигателя на уровне -2800 об/мин система управления изменяет опорный ток, создавая отрицательный крутящий момент около -10 Н· м.
Если у вас есть Simulink Real-Time и цель Speedgoat, вы можете запустить эту модель в реальном времени.
Откройте окно Параметры конфигурации (Configuration Parameters) (или нажмите Ctrl + E), щелкните Создание кода (Code Generation) и задайте для параметра Системный целевой файл (System target file) значение slrealtime.tlc .
Подключитесь к целевому объекту и на вкладке «Реальное время» нажмите кнопку «Выполнить на целевом объекте».
Модель будет автоматически построена, развернута и выполнена на целевом объекте. В зависимости от целевой пропускной способности потоковой передачи может потребоваться уменьшить количество сигналов, передаваемых в реальном времени с целевого компьютера на хост-компьютер.
Цирринсионе, М., М. Пуччи, Г. Витале. Силовые преобразователи и электрические приводы переменного тока с линейными нейронными сетями. КПР Пресс, 2012.