Surface Mount PM Controller

Контроллер на основе крутящего момента для синхронного двигателя с установкой на поверхность с постоянными магнитами

Библиотека:
Блоксет силовых агрегатов/Двигатели/Электродвигатели и инверторы
Блок управления двигателем/Электрические системы/Двигатели

Описание

Блок Surface Mount PM Controller реализует основанный на крутящем моменте векторный регулятор для поверхностного установленного синхронного двигателя с постоянными магнитами (PMSM) с опциональным контроллером скорости внешнего контура. Управление крутящим моментом использует квадратурный ток и не ослабляет магнитный поток. Можно задать управление скоростью или крутящим моментом.

Этот Surface Mount PM Controller реализует уравнения для регулирования скорости, определения крутящего момента, регуляторов, преобразований и двигателей.

Рисунок иллюстрирует информационный поток в блоке.

Блок реализует уравнения, которые используют эти переменные.

ω	Скорость ротора
ω*	Команда скорости ротора
T*	Команда крутящего момента
_id _id*	d-составляющая тока d-составляющая тока команды
_iq _iq*	q-составляющая тока q-составляющая тока команды
_vd, _vd*	d-составляющая напряжения d-составляющая напряжения команды
_vq _vq*	q-составляющая напряжения команда q-axis voltage
_va, _vb, _vc	Фазы статора a, b, c напряжений
_ia, _ib, _ic	Фазы статора a, b, c токи

Контроллер скорости

Чтобы реализовать контроллер скорости, выберите параметр Control Type Speed Control. Если вы выбираете параметр Control Type Torque Controlблок не реализует контроллер скорости.

Контроллер скорости определяет команду крутящего момента, реализуя фильтр состояния и вычисляя команды feedforward и обратной связи. Если вы не реализуете контроллер скорости, введите команду крутящего момента в блок Surface Mount PM Controller.

Фильтр состояния

Фильтр состояния является lowpass фильтром, который генерирует команду ускорения на основе команды скорости. На вкладке Speed Controller:

Чтобы сделать время задержки команды скорости незначительным, задайте параметр Bandwidth of the state filter.
Чтобы вычислить коэффициент усиления Speed regulation time constant, Ksf на основе полосы пропускания фильтра состояний, выберите Calculate Speed Regulator Gains.

Дискретная форма характеристического уравнения задается:

$z + K_{s f} T_{s m} - 1$

Фильтр вычисляет коэффициент усиления, используя это уравнение.

$K_{s f} = \frac{1 - \exp (- T_{s m} 2 π E V_{s f})}{T_{s m}}$

В уравнениях используются эти переменные.

_EVsf	Шумовая полоса командного фильтра скорости
_Tsm	Устройство управления движением шага расчета
_Ksf	Постоянная времени регулятора скорости

Обратная связь о состоянии

Чтобы сгенерировать крутящий момент обратной связи состояния, блок использует отфильтрованный сигнал ошибки скорости от фильтра состояния. Для вычисления крутящего момента обратной связи также требуются усиления для регулятора скорости.

На вкладке Speed Controller выберите Calculate Speed Regulator Gains для вычисления:

Proportional gain, ba
Angular gain, Ksa
Rotational gain, Kisa

Для вычисления усиления блок использует инерцию из значения параметров Physical inertia, viscous damping, static friction на вкладке Motor Parameters.

Усиления для обратной связи состояния вычисляются с помощью этих уравнений.

Вычисление	Уравнения
Дискретные формы характеристического уравнения	$z^{3} + \frac{(- 3 J_{p} + T_{s} b_{a} + T_{s}^{2} K_{s a} + T_{s}^{3} K_{i s a})}{J_{p}} z^{2} + \frac{(3 J_{p} - 2 T_{s} b_{a} - T_{s}^{2} K_{s a})}{J_{p}} z + \frac{- J_{p} + T_{s} b_{a}}{J_{p}}$ $(z - p_{1}) (z - p_{2}) (z - p_{3}) = z^{3} + (p_{1} + p_{2} + p_{3}) z^{2} + (p_{1} p_{2} + p_{2} p_{3} + p_{1} 3) z^{2} - p_{1} p_{2} p_{3}$
Пропорциональная составляющая регулятора скорости	$b_{a} = \frac{J_{p} - J_{p} p_{1} p_{2} p_{3}}{T_{s m}}$
Интегральная составляющая регулятора скорости	$K_{s a} = \frac{J_{p} (p_{1} p_{2} + p_{2} p_{3} + p_{3} p_{1}) - 3 J_{p} + 2 b_{a} T_{s m}}{T_{s m}^{2}}$
Регулятор скорости двойная интегральная составляющая	$K_{i s a} = \frac{- J_{p} (p_{1} + p_{2} + p_{3}) + 3 J_{p} - b_{a} T_{s m} - K_{s a} T_{s m}^{2}}{T_{s m}^{3}}$

В уравнениях используются эти переменные.

P	Пары шестов двигателей
_ba	Пропорциональная составляющая регулятора скорости
_Ksa	Интегральная составляющая регулятора скорости
_Kisa	Регулятор скорости двойная интегральная составляющая
_Jp	Инерция двигателя
_Tsm	Устройство управления движением шага расчета

Командный Feedforward

Чтобы сгенерировать крутящий момент с прямой связью состояний, блок использует фильтрованные скорость и ускорение от фильтра с прямой связью состояний. Кроме того, при вычислении крутящего момента с прямой связью используются инерция, вязкое демпфирование и статическое трение. Чтобы достичь нулевой ошибки отслеживания, команда крутящего момента является суммой команд крутящего момента с feedforward и обратной связью.

Выбор Calculate Speed Regulator Gains на вкладке Speed Controller обновляет инерцию, вязкое демпфирование и статическое трение значениями параметров Physical inertia, viscous damping, static friction на вкладке Motor Parameters.

Команда крутящего момента с прямой связью использует это уравнение.

$T_{c m d_f f} = J_{p} {\dot{ω}}_{m} + F_{v} ω_{m} + F_{s} \frac{ω_{m}}{| ω_{m} |}$

В уравнении используются эти переменные.

_Jp	Инерция двигателя
_{Tcmd_ff}	Команда крутящего момента с feedforward
_Fs	Статический крутящий момент трения
_Fv	Вязкий крутящий момент трения, константа
_Fs	Статический крутящий момент трения
_ωm	Скорость ротора

Определение крутящего момента

Блок использует квадратурный ток, чтобы определить номинальную скорость и текущие команды. Доступное напряжение шины определяет номинальную скорость. Прямой (d) и квадратурный (q) постоянные магниты (PM) определяют индуцированное напряжение.

Вычисление	Уравнения
Максимальный крутящий момент мотора	$T_{m a x} = \frac{3}{2} P (λ_{p m} i_{q} + (L_{d} - L_{q}) i_{d} i_{q})$
Максимальный ток фазы по оси Q	$i_{q_m a x} = \frac{T_{c m d}}{\frac{3}{2} P λ_{p m}}$
Электрическая номинальная скорость	$ω_{b a s e} = \frac{v_{m a x}}{\sqrt{{(L_{q} i_{q})}^{2} + {(λ_{p m})}^{2}}}$
d-составляющая напряжения	$v_{d} = - ω_{e} L_{q} i_{q_m a x}$
q-составляющая напряжения	$v_{q} = ω_{e} λ_{p m}$
Максимальный ток фазы	$i_{m a x} = \| i_{q_m a x} \|$
Максимальное напряжение	$v_{m a x} = \frac{v_{b u s}}{\sqrt{3}}$
Текущая команда	$\begin{array}{l} i_{d r e f} = 0 \\ i_{q_t m p} = минута (i_{q_m a x}, \frac{T_{c m d}}{\frac{3}{2} P λ_{p m}}) \end{array}$ Если $\| ω_{e} \| \leq ω_{b a s e}$ $i_{q r e f} = i_{q_t m p}$ Еще $i_{q f w} = s q r t (min (0, \frac{1}{L_{q}} ({(\frac{v_{m a x}}{ω_{e}})}^{2} - {(λ_{p m})}^{2}))$ Если $i_{q_t m p} < i_{q f w}$ $i_{q r e f} = i_{q_t m p}$ Еще $i_{q r e f} = i_{q f w}$ Конец Конец

В уравнениях используются эти переменные.

_imax	Максимальный ток фазы
_id	d-составляющая тока
_iq	q-составляющая тока
_idref	d-составляющая опорного тока
_iqref	q-составляющая опорного тока
_{iq_max}	Максимальный ток фазы по оси Q
_ωe	Электрическая скорость ротора
_λpm	Потоки постоянных магнитов редактирования
_vd	d-составляющая напряжения
_vq	q-составляющая напряжения
_vmax	Максимальная линия к нейтральному напряжению
_vbus	Напряжение шины постоянного тока
_Ld	d-составляющая индуктивность обмотки
_Lq	q-составляющая индуктивность обмотки
P	Пары шестов двигателей
_Tmax	Максимальный крутящий момент мотора
_Tcmd	Максимальный крутящий момент командованного мотора

Регуляторы тока

Блок регулирует ток с помощью функции защиты от насыщения. Классические регуляторы тока пропорционального интегратора (PI) не рассматривают d-осевую и q-осевую связь или обратную электромагнитную силу (EMF) связь. В результате эффективность переходного процесса ухудшается. Для расчета связи блок реализует комплексный векторный регулятор тока (CVCR) в скалярном формате исходной системы координат ротора. CVCR разделяется:

d-составляющая и q-составляющая поперечная муфта тока
поперечная муфта back-EMF

Текущая частотная характеристика является системой первого порядка с шириной полосы _EVcurrent.

Блок реализует эти уравнения.

Вычисление	Уравнения
Напряжение двигателя, в исходной системе координат ротора	$\begin{array}{l} L_{d} \frac{d i_{d}}{d t} = v_{d} - R_{s} i_{d} + p ω_{m} L_{q} i_{q} \\ L_{d} \frac{d i_{q}}{d t} = v_{q} - R_{s} i_{q} - p ω_{m} L_{d} i_{d} - p ω_{m} λ_{p m} \end{array}$
Усиления регулятора тока	$\begin{array}{l} ω_{b} = 2 π E V_{c u r r e n t} \\ K_{p_d} = L_{d} ω_{b} \\ K_{p_q} = L_{q} ω_{b} \\ K_{i} = R_{s} ω_{b} \end{array}$
Передаточные функции	$\begin{array}{l} \frac{i_{d}}{i_{d r e f}} = \frac{ω_{b}}{s + ω_{b}} \\ \frac{i_{q}}{i_{q r e f}} = \frac{ω_{b}}{s + ω_{b}} \end{array}$

В уравнениях используются эти переменные.

_EVcurrent	Пропускная способность регулятора тока
_id	d-составляющая тока
_iq	q-составляющая тока
_{Kp_d}	Коэффициент усиления регулятора тока d-составляющей тока
_{Kp_q}	Коэффициент усиления регулятора тока
_Ki	Коэффициент усиления интегратора регулятора тока
_Ld	d-составляющая индуктивность обмотки
_Lq	q-составляющая индуктивность обмотки
_Rs	Сопротивление обмотки фазы статора
_ωm	Скорость ротора
_vd	d-составляющая напряжения
_vq	q-составляющая напряжения
_λpm	Потоки постоянных магнитов редактирования
P	Пары шестов двигателей

Преобразовывает

Чтобы вычислить напряжения и токи в сбалансированных трехфазных (a, b) величинах, квадратурных двухфазных (α, β) величинах и вращающихся (d, q) опорных системах координат, блок использует Преобразования Кларка и Парка.

В уравнениях преобразования.

$\begin{array}{l} ω_{e} = P ω_{m} \\ \frac{d θ_{e}}{d t} = ω_{e} \end{array}$

Преобразовать	Описание	Уравнения
Кларк	Преобразует сбалансированные трехфазные величины (a, b) в сбалансированные двухфазные квадратурные величины (α, β).	$\begin{array}{l} x_{α} = \frac{2}{3} x_{a} - \frac{1}{3} x_{b} - \frac{1}{3} x_{c} \\ x_{β} = \frac{\sqrt{3}}{2} x_{b} - \frac{\sqrt{3}}{2} x_{c} \end{array}$
Парк	Преобразует сбалансированные двухфазные ортогональные стационарные величины (α, β) в ортогональную вращающуюся опорную систему координат (d, q).	$\begin{array}{l} x_{d} = x_{α} \cos θ_{e} + x_{β} \sin θ_{e} \\ x_{q} = - x_{α} \sin θ_{e} + x_{β} \cos θ_{e} \end{array}$
Обратный Кларк	Преобразует сбалансированные двухфазные квадратурные величины (α, β) в сбалансированные трехфазные величины (a, b).	$\begin{array}{l} x_{a} = x_{a} \\ x_{b} = - \frac{1}{2} x_{α} + \frac{\sqrt{3}}{2} x_{β} \\ x_{c} = - \frac{1}{2} x_{α} - \frac{\sqrt{3}}{2} x_{β} \end{array}$
Обратный парк	Преобразует ортогональную вращающуюся опорную систему координат (d, q) в сбалансированные двухфазные ортогональные стационарные величины (α, β).	$\begin{array}{l} x_{α} = x_{d} \cos θ_{e} - x_{q} \sin θ_{e} \\ x_{β} = x_{d} \sin θ_{e} + x_{q} \cos θ_{e} \end{array}$

Преобразования используют эти переменные.

_ωm	Скорость ротора
P	Пары шестов двигателей
_ωe	Электрическая скорость ротора
_Θe	Электрический угол ротора
x	Ток фазы или напряжение

Двигатель

Блок использует токи фазы и напряжения фазы, чтобы оценить ток шины постоянного тока. Положительный ток указывает на разряд батареи. Отрицательный ток указывает на заряд батареи. Блок использует эти уравнения.

Загрузка степени	$L d_{P w r} = v_{a} i_{a} + v_{b} i_{b} + v_{c} i_{c}$
Исходный код степени	$S r c_{P w r} = L d_{P w r} + P w r_{L o s s}$
Ток шины постоянного тока	$i_{b u s} = \frac{S r c_{P w r}}{v_{b u s}}$
Расчетный крутящий момент ротора	$M t r T r q_{e s t} = 1.5 P [λ i_{q} + (L_{d} - L_{q}) i_{d} i_{q}]$
Потеря степени для одного источника эффективности для загрузки	$P w r_{L o s s} = \frac{100 - E f f}{E f f} \cdot L d_{P w r}$
Потеря степени для одной нагрузки эффективности к источнику	$P w r_{L o s s} = \frac{100 - E f f}{100} \cdot \| L d_{P w r} \|$
Потери степени для табличной эффективности	$P w r_{L o s s} = f (ω_{m}, M t r T r q_{e s t})$

В уравнениях используются эти переменные.

_va, _vb, _vc	Фазы статора a, b, c напряжений
_vbus	Расчетное напряжение шины постоянного тока
_ia, _ib, _ic	Фазы статора a, b, c токи
_ibus	Расчетный ток шины постоянного тока
Eff	Общая эффективность инвертора
_ωm	Механическая скорость ротора
_Lq	q-составляющая индуктивность обмотки
_Ld	d-составляющая индуктивность обмотки
_iq	q-составляющая тока
_id	d-составляющая тока
λ	Потоки постоянных магнитов редактирования
P	Пары шестов двигателей

Электрические потери

Чтобы задать электрические потери, на вкладке Electrical Losses, для Parameterize losses by, выберите одну из следующих опций.

Настройка Реализация блока

Настройка	Реализация блока
`Single efficiency measurement`	Электрические потери, рассчитанные с использованием постоянного значения для эффективности инвертора.
`Tabulated loss data`	Электрические потери, рассчитанные как функция от скоростей двигателя и крутящих моментов нагрузки.
`Tabulated efficiency data`	Электрические потери, рассчитанные с использованием эффективности инвертора, который является функцией скоростей двигателя и крутящих моментов нагрузки. Преобразует значения эффективность, которые вы обеспечиваете, в потери и использует табличные потери для симуляции. Игнорирует значения эффективность, которые вы обеспечиваете для нулевой скорости или нулевого крутящего момента. Потери приняты нулем, когда крутящий момент или скорость равны нулю. Использует линейную интерполяцию для определения потерь. Предоставьте табличные данные для низких скоростей и низких крутящих моментов, по мере необходимости, чтобы получить требуемый уровень точности для более низких условий степени. Не экстраполирует значения потерь для величин скорости и крутящего момента, которые превышают область значений таблицы.

Single efficiency measurement

Электрические потери, рассчитанные с использованием постоянного значения для эффективности инвертора.

Tabulated loss data

Электрические потери, рассчитанные как функция от скоростей двигателя и крутящих моментов нагрузки.

Tabulated efficiency data

Электрические потери, рассчитанные с использованием эффективности инвертора, который является функцией скоростей двигателя и крутящих моментов нагрузки.

Преобразует значения эффективность, которые вы обеспечиваете, в потери и использует табличные потери для симуляции.
Игнорирует значения эффективность, которые вы обеспечиваете для нулевой скорости или нулевого крутящего момента. Потери приняты нулем, когда крутящий момент или скорость равны нулю.
Использует линейную интерполяцию для определения потерь. Предоставьте табличные данные для низких скоростей и низких крутящих моментов, по мере необходимости, чтобы получить требуемый уровень точности для более низких условий степени.
Не экстраполирует значения потерь для величин скорости и крутящего момента, которые превышают область значений таблицы.

Для наилучшей практики используйте Tabulated loss data вместо Tabulated efficiency data:

Эффективность становится плохо заданным для нулевой скорости или нулевого крутящего момента.
Вы можете принять во внимание фиксированные потери, которые все еще присутствуют для нулевой скорости или крутящего момента.

Порты

Вход

расширить все

`SpdReq` - Команда скорости ротора
`scalar`

Команда скорости ротора, _ω*m, в рад/с.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Speed Control для параметра Control Type.

`TrqCmd` - Команда крутящего момента
`scalar`

Команда крутящего момента, T*, в Н· м.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Torque Control для параметра Control Type.

`BusVolt` - Напряжение шины постоянного тока
`scalar`

Напряжение шины постоянного тока _vbus, в В.

`PhaseCurrA` - Ток
`scalar`

Фаза а тока статора, _ia, в А.

`PhaseCurrB` - Ток
`scalar`

Фаза тока статора b, _ib, в А.

`SpdFdbk` - Скорость ротора
`scalar`

Скорость ротора, _ωm, в рад/с.

`PosFdbk` - Электрический угол ротора
`scalar`

Электрический угол ротора, _Θm, в рад.

Выход

расширить все

`Info` - Сигнал шины
автобус

Сигнал шины, содержащий эти вычисления блоков.

Сигнал	Описание	Модули
`SrcPwr`	Исходный код степени	W
`LdPwr`	Загрузка степени	W
`PwrLoss`	Потеря степени	W
`MtrTrqEst`	Расчетный крутящий момент двигателя	Н· м

`BusCurr` - Ток шины
`scalar`

Расчетный ток шины постоянного тока, _ibus, в А.

`PhaseVolt` - Контактные напряжения статора
`array`

Напряжения на клеммах статора, _Va, _Vb и _Vc, в В.

Параметры

расширить все

Строение

`Control Type` - Выберите управление
`Speed Control` (по умолчанию) | `Torque Control`

Если вы выбираете Torque Controlблок не реализует контроллер скорости.

В этой таблице представлены строения портов.

Строение порта	Создает порты
`Speed Control`	`SpdReq`
`Torque Control`	`TrqCmd`

Параметры двигателя

`Stator resistance, Rs` - Сопротивление
`0.02` (по умолчанию) | `scalar`

Сопротивление обмотки фазы статора, _Rs, в оме.

Зависимости

В этой таблице результирующие зависимости параметров.

Параметр	Используется для вывода
Параметр	Параметр	Вкладка
Stator resistance, Rs	D and Q axis integral gain, Ki	Current Controller

`DQ axis inductance, Ldq` - Индуктивность
`1.7e-3` (по умолчанию) | `scalar`

Индуктивность обмотки D, _Ldq, в Н.

Зависимости

В этой таблице результирующие зависимости параметров.

Параметр	Используется для вывода
DQ axis inductance, Ldq	D-axis proportional gain, Kp_d Q-axis proportional gain, Kp_q D and Q axis integral gain, Ki	Current Controller

Параметр

Используется для вывода

Параметр

Вкладка

DQ axis inductance, Ldq

D-axis proportional gain, Kp_d

Q-axis proportional gain, Kp_q

D and Q axis integral gain, Ki

Current Controller

`Permanent magnet flux, lambda_pm` - Поток
`0.2205` (по умолчанию) | `scalar`

Поток постоянных магнитов, _λpm, в Wb.

`Number of pole pairs, PolePairs` - Поляки
`4` (по умолчанию) | `scalar`

Пары шестов двигателей, P.

`Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical` - Инерция, демпфирование, трение
`[0.0027, 4.924e-4, 0]` (по умолчанию) | `vector`

Механические свойства двигателя:

Инерция двигателя, _Fv, в кгм ^ 2
Вязкий крутящий момент, _Fv, в Н· м/( рад/с)
Статический крутящий момент трения, _Fs, в Н· м

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметр Control Type равным Speed Control.

Для вычисления усиления блок использует инерцию из значения параметров Physical inertia, viscous damping, static friction, которое находится на вкладке Motor Parameters.

В этой таблице результирующие зависимости параметров.

Параметр	Используется для вывода
Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical	Proportional gain, ba Angular gain, Ksa Rotational gain, Kisa Inertia compensation, Jcomp Viscous damping compensation, Fv Static friction, Fs	Speed Controller

Параметр

Используется для вывода

Параметр

Вкладка

Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical

Proportional gain, ba

Angular gain, Ksa

Rotational gain, Kisa

Inertia compensation, Jcomp

Viscous damping compensation, Fv

Static friction, Fs

Speed Controller

Расчет идентификаторов и q-составляющих

`Maximum torque, T_max` - Крутящий момент
`60` (по умолчанию) | `scalar`

Максимальный крутящий момент, в Н· м.

Токовый контроллер

`Bandwidth of the current regulator, EV_current` - Пропускная способность
`200` (по умолчанию) | `scalar`

Шумовая полоса регулятора тока, в Гц.

Зависимости

В этой таблице результирующие зависимости параметров.

Параметр	Используется для вывода
Bandwidth of the current regulator, EV_current	D-axis proportional gain, Kp_d Q-axis proportional gain, Kp_q D and q axis proportional gain, Ki	Current Controller

Параметр

Используется для вывода

Параметр

Вкладка

Bandwidth of the current regulator, EV_current

D-axis proportional gain, Kp_d

Q-axis proportional gain, Kp_q

D and q axis proportional gain, Ki

Current Controller

`Sample time for the torque control, Tst` - Время
`5e-5` (по умолчанию) | `scalar`

Крутящий момент управляет шагом расчета, в с.

Зависимости

В этой таблице результирующие зависимости параметров.

Параметр	Используется для вывода
Параметр	Параметр	Вкладка
Sample time for the torque control, Tst	Speed regulation time constant, Ksf	Speed Controller

`Calculate Current Regulator Gains` - Вывод параметров
кнопка

Щелкните, чтобы вывести параметры.

Зависимости

На вкладке Current Controller, когда вы выбираете Calculate Current Regulator Gains, блок вычисляет производные параметры. Таблица суммирует производные параметры, которые зависят от других параметров блоков.

Производный параметр на Current Controller вкладке	Зависимость
D-axis proportional gain, Kp_d Q-axis proportional gain, Kp_q D and Q axis integral gain, Ki	Bandwidth of the current regulator, EV_current	Current Controller
Stator resistance, Rs DQ-axis inductance, Ldq	Motor Parameters

Производный параметр на Current Controller вкладке

Зависимость

Параметр

Вкладка

D-axis proportional gain, Kp_d

Q-axis proportional gain, Kp_q

D and Q axis integral gain, Ki

Bandwidth of the current regulator, EV_current

Current Controller

Stator resistance, Rs

DQ-axis inductance, Ldq

Motor Parameters

`D-axis proportional gain, Kp_d` - Производные
`0.47149` (по умолчанию) | `scalar`

Производная пропорциональная пропорциональная составляющая по оси D, в V/A.

Зависимости

В этой таблице результирующие зависимости параметров.

Параметр	Зависимость
Параметр	Параметр	Вкладка
D-axis proportional gain, Kp_d	Bandwidth of the current regulator, EV_current	Current Controller
D-axis proportional gain, Kp_d	DQ-axis inductance, Ldq	Motor Parameters

`Q-axis proportional gain, Kp_q` - Производные
`0.52125` (по умолчанию) | `scalar`

Производная пропорциональная пропорциональная составляющая по оси Q, в V/A.

Зависимости

В этой таблице результирующие зависимости параметров.

Параметр	Зависимость
Параметр	Параметр	Вкладка
Q-axis proportional gain, Kp_q	Bandwidth of the current regulator, EV_current	Current Controller
Q-axis proportional gain, Kp_q	DQ-axis inductance, Ldq	Motor Parameters

`D and Q axis integral gain, Ki` - Производные
`251.3274` (по умолчанию) | `scalar`

Интегральный коэффициент усиления производной оси, в V/A * s.

Зависимости

В этой таблице результирующие зависимости параметров.

Параметр	Зависимость
D and Q axis integral gain, Ki	Bandwidth of the current regulator, EV_current	Current Controller
Stator resistance, Rs DQ-axis inductance, Ldq	Motor Parameters

Параметр

Зависимость

Параметр

Вкладка

D and Q axis integral gain, Ki

Bandwidth of the current regulator, EV_current

Current Controller

Stator resistance, Rs

DQ-axis inductance, Ldq

Motor Parameters

Контроллер скорости

`Bandwidth of the motion controller, EV_motion` - Пропускная способность
`[20, 4, 0.8]` (по умолчанию) | `vector`

Полоса пропускания контроллера движения, в Гц. Установите первый элемент вектора на желаемую частоту среза. Установите второй и третий элементы вектора на более высокие частоты отсечения. Можно задать значение следующего элемента равным 1/5 значение предыдущего элемента. Для примера, если необходимая частота среза 20 Гц, задайте [20 4 0.8].

Зависимости

Параметр активируется, когда параметр Control Type установлен в Speed Control.

Параметр	Используется для вывода
Bandwidth of the motion controller, EV_motion	Proportional gain, ba Angular gain, Ksa Rotational gain, Kisa	Speed Controller

Параметр

Используется для вывода

Параметр

Вкладка

Bandwidth of the motion controller, EV_motion

Proportional gain, ba

Angular gain, Ksa

Rotational gain, Kisa

Speed Controller

`Bandwidth of the state filter, EV_sf` - Пропускная способность
`200` (по умолчанию) | `scalar`

Пропускная способность фильтра состояния, в Гц.

Зависимости

Параметр активируется, когда параметр Control Type установлен в Speed Control.

Параметр	Используется для вывода
Параметр	Параметр	Вкладка
Bandwidth of the state filter, EV_sf	Speed regulation time constant, Ksf	Speed Controller

`Calculate Speed Regulator Gains` - Вывод параметров
кнопка

Щелкните, чтобы вывести параметры.

Зависимости

На вкладке Speed Controller, когда вы выбираете Calculate Speed Regulator Gains, блок вычисляет производные параметры. Таблица суммирует производные параметры, которые зависят от других параметров блоков.

Производный параметр на Speed Controller вкладке		Зависит от
Производный параметр на Speed Controller вкладке		Параметр	Вкладка
Proportional gain, ba	$b_{a} = \frac{J_{p} - J_{p} p_{1} p_{2} p_{3}}{T_{s m}}$	Bandwidth of the motion controller, EV_motion Bandwidth of the state filter, EV_sf	Speed Controller
Angular gain, Ksa	$K_{s a} = \frac{J_{p} (p_{1} p_{2} + p_{2} p_{3} + p_{3} p_{1}) - 3 J_{p} + 2 b_{a} T_{s m}}{T_{s m}^{2}}$	Sample time for the torque control, Tst	Current Controller
Rotational gain, Kisa	$K_{i s a} = \frac{- J_{p} (p_{1} + p_{2} + p_{3}) + 3 J_{p} - b_{a} T_{s m} - K_{s a} T_{s m}^{2}}{T_{s m}^{3}}$	Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical	Motor Parameters
Speed regulation time constant, Ksf	$K_{s f} = \frac{1 - \exp (- T_{s m} 2 π E V_{s f})}{T_{s m}}$		Motor Parameters
Inertia compensation, Jcomp	_Jcomp = _Jp	Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical	Motor Parameters
Viscous damping compensation, Fv	_Fv
Static friction, Fs	_Fs

В уравнениях используются эти переменные.

P	Пары шестов двигателей
_ba	Пропорциональная составляющая регулятора скорости
_Ksa	Интегральная составляющая регулятора скорости
_Kisa	Регулятор скорости двойная интегральная составляющая
_Ksf	Постоянная времени регулятора скорости
_Jp	Инерция двигателя
_EVsf	Пропускная способность фильтра состояний
_EVmotion	Полоса пропускания контроллера движения

`Proportional gain, ba` - Производные
`3.7477` (по умолчанию) | `scalar`

Производная пропорциональная составляющая, в N· m/( рад/с).

Зависимости

В этой таблице результирующие зависимости параметров.

Параметр	Зависимость
Параметр	Параметр	Вкладка
Proportional gain, ba	Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical	Motor Parameters
Proportional gain, ba	Bandwidth of the motion controller, EV_motion	Speed Controller

`Angular gain, Ksa` - Производные
`94.0877` (по умолчанию) | `scalar`

Производное от углового усиления, в N· м/рад.

Зависимости

В этой таблице результирующие зависимости параметров.

Параметр	Зависимость
Параметр	Параметр	Вкладка
Angular gain, Ksa	Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical	Motor Parameters
Angular gain, Ksa	Bandwidth of the motion controller, EV_motion	Speed Controller

`Rotational gain, Kisa` - Производные
`381.7822` (по умолчанию) | `scalar`

Производный вращательный коэффициент усиления, в N· m/( рад * s).

Зависимости

В этой таблице результирующие зависимости параметров.

Параметр	Зависимость
Параметр	Параметр	Вкладка
Rotational gain, Kisa	Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical	Motor Parameters
Rotational gain, Kisa	Bandwidth of the motion controller, EV_motion	Speed Controller

`Speed regulation time constant, Ksf` - Производные
`1217.9727` (по умолчанию) | `scalar`

Время регулирования производной скорости константа, в 1/с.

Зависимости

В этой таблице результирующие зависимости параметров.

Параметр	Зависимость
Параметр	Параметр	Вкладка
Speed regulation time constant, Ksf	Sample time for the torque control, Tst	Current Controller
Speed regulation time constant, Ksf	Bandwidth of the state filter, EV_sf	Speed Controller

`Inertia compensation, Jcomp` - Производные
`0.025` (по умолчанию) | `scalar`

Компенсация выведенной инерции, в кг· м ^ 2.

Зависимости

В этой таблице результирующие зависимости параметров.

Параметр	Зависимость
Параметр	Параметр	Вкладка
Inertia compensation, Jcomp	Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical	Motor Parameters

`Viscous damping compensation, Fv` - Производные
`0` (по умолчанию) | `scalar`

Зависимости

В этой таблице результирующие зависимости параметров.

Параметр	Зависимость
Параметр	Параметр	Вкладка
Viscous damping compensation, Fv	Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical	Motor Parameters

`Static friction, Fs` - Производные
`0` (по умолчанию) | `scalar`

Производное статическое трение, в Н· м/( рад/с).

Зависимости

В этой таблице результирующие зависимости параметров.

Параметр	Зависимость
Параметр	Параметр	Вкладка
Static friction, Fs	Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical	Motor Parameters

Электрические потери

`Parameterize losses by` - Выбор типа
`Single efficiency measurement` (по умолчанию) | `Tabulated loss data` | `Tabulated efficiency data`

Настройка Реализация блока

Настройка	Реализация блока
`Single efficiency measurement`	Электрические потери, рассчитанные с использованием постоянного значения для эффективности инвертора.
`Tabulated loss data`	Электрические потери, рассчитанные как функция от скоростей двигателя и крутящих моментов нагрузки.
`Tabulated efficiency data`	Электрические потери, рассчитанные с использованием эффективности инвертора, который является функцией скоростей двигателя и крутящих моментов нагрузки. Преобразует значения эффективность, которые вы обеспечиваете, в потери и использует табличные потери для симуляции. Игнорирует значения эффективность, которые вы обеспечиваете для нулевой скорости или нулевого крутящего момента. Потери приняты нулем, когда крутящий момент или скорость равны нулю. Использует линейную интерполяцию для определения потерь. Предоставьте табличные данные для низких скоростей и низких крутящих моментов, по мере необходимости, чтобы получить требуемый уровень точности для более низких условий степени. Не экстраполирует значения потерь для величин скорости и крутящего момента, которые превышают область значений таблицы.

Single efficiency measurement

Электрические потери, рассчитанные с использованием постоянного значения для эффективности инвертора.

Tabulated loss data

Электрические потери, рассчитанные как функция от скоростей двигателя и крутящих моментов нагрузки.

Tabulated efficiency data

Преобразует значения эффективность, которые вы обеспечиваете, в потери и использует табличные потери для симуляции.
Игнорирует значения эффективность, которые вы обеспечиваете для нулевой скорости или нулевого крутящего момента. Потери приняты нулем, когда крутящий момент или скорость равны нулю.
Использует линейную интерполяцию для определения потерь. Предоставьте табличные данные для низких скоростей и низких крутящих моментов, по мере необходимости, чтобы получить требуемый уровень точности для более низких условий степени.
Не экстраполирует значения потерь для величин скорости и крутящего момента, которые превышают область значений таблицы.

Для наилучшей практики используйте Tabulated loss data вместо Tabulated efficiency data:

Эффективность становится плохо заданным для нулевой скорости или нулевого крутящего момента.
Вы можете принять во внимание фиксированные потери, которые все еще присутствуют для нулевой скорости или крутящего момента.

`Overall inverter efficiency, eff` - Константа
`98` (по умолчанию) | `scalar`

Общая эффективность инвертора, Eff, в%.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, для Parameterize losses by выберите Tabulated loss data.

`Vector of speeds (w) for tabulated loss, w_loss_bp` - Точки останова
`[0 200 400 600 800 1000]` (по умолчанию) | `1`-by- `M` вектор

Точки останова скорости для интерполяционной таблицы при вычислении потерь, в рад/с.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, для Parameterize losses by выберите Tabulated loss data.

`Vector of torques (T) for tabulated loss, T_loss_bp` - Точки останова
`[0 25 50 75 100]` (по умолчанию) | `1`-by- `N` вектор

Точки останова крутящего момента для интерполяционной таблицы при вычислении потерь, в Н· м.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, для Parameterize losses by выберите Tabulated loss data.

`Corresponding losses, losses_table` - Таблица
`[100 100 100 100 100;100 150 200 250 300;100 200 300 400 500;100 250 400 550 700;100 300 500 700 900;100 350 600 850 1100]` (по умолчанию) | `M`-by- `N` массив

Массив значений электрических потерь как функции M скорости и N крутящие моменты в W. Каждое значение определяет потери для определенной комбинации скорости и крутящего момента. Размер матрицы должен совпадать с размерностями, заданными векторами скорости и крутящего момента.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, для Parameterize losses by выберите Tabulated loss data.

`Vector of speeds (w) for tabulated efficiency, w_eff_bp` - Точки останова
`[200 400 600 800 1000]` (по умолчанию) | `1`-by- `M` вектор

Точки останова скорости для интерполяционной таблицы при вычислении эффективности, в рад/с.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, для Parameterize losses by выберите Tabulated efficiency data.

`Vector of torques (T) for tabulated efficiency, T_eff_bp` - Точки останова
`[25 50 75 100]` (по умолчанию) | `1`-by- `N` вектор

Точки останова крутящего момента для интерполяционной таблицы при вычислении эффективности, в Н· м.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, для Parameterize losses by выберите Tabulated efficiency data.

`Corresponding efficiency, efficiency_table` - Таблица
`[96.2 98.1 98.7 99;98.1 99 99.4 99.5;98.7 99.4 99.6 99.7;99 99.5 99.7 99.8;99.2 99.6 99.7 99.8]` (по умолчанию) | `M`-by- `N` массив

Массив эффективности как функция M скорости и N крутящий момент, в%. Каждое значение задает эффективность для определенной комбинации скорости и крутящего момента. Размер матрицы должен совпадать с размерностями, заданными векторами скорости и крутящего момента.

Блок игнорирует значения эффективность для нулевой скорости или нулевого крутящего момента. Потери равны нулю, когда крутящий момент или скорость равны нулю. Блок использует линейную интерполяцию.

Чтобы получить желаемый уровень точности для более низких условий степени, можно предоставить табличные данные для низких скоростей и низких крутящих моментов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, для Parameterize losses by выберите Tabulated efficiency data.

Ссылки

[1] Лоренц, Роберт Д., Томас Липо и Дональд В. Новотни. «Управление движением с асинхронными двигателями». Материалы IEEE^®, том 82, выпуск 8, август 1994, стр. 1215-1240.

[2] Сигэо Моримото, Масаюка Санада, Ёдзи Такэда. «Широкоскоростная операция синхронных двигателей с постоянными магнитами с высокопроизводительным регулятором тока». Транзакции IEEE по отраслевым приложениям, том 30, выпуск 4, июль/август 1994 года, стр. 920-926.

[3] Муян Ли. Управление ослаблением потока синхронных двигателей с постоянными магнитами на основе инверторов Z-источника. Магистерская диссертация, Marquette University, e-Publications @ Marquette, осень 2014.

[4] Бриз, Фернандо, Майкл В. Дегнер и Роберт Д. Лоренц. «Анализ и проект регуляторов тока с использованием сложных векторов». Транзакции IEEE по отраслевым приложениям, том 36, выпуск 3, май/июнь 2000 года, стр. 817-825.

[5] Briz, Fernando, et al. «Регулирование тока и потока в работе с ослаблением поля [асинхронных двигателей]». Транзакции IEEE по промышленным применениям, том 37, выпуск 1, январь/февраль 2001, стр. 42-50.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Flux-Based PM Controller | IM Controller | Interior PM Controller | Surface Mount PMSM

Введенный в R2017a

Документация

Surface Mount PM Controller

Описание

Контроллер скорости

Определение крутящего момента

Регуляторы тока

Преобразовывает

Двигатель

Электрические потери

Порты

Вход

SpdReq - Команда скорости ротора scalar

Зависимости

TrqCmd - Команда крутящего момента scalar

Зависимости

BusVolt - Напряжение шины постоянного тока scalar

PhaseCurrA - Ток scalar

PhaseCurrB - Ток scalar

SpdFdbk - Скорость ротора scalar

PosFdbk - Электрический угол ротора scalar

Выход

Info - Сигнал шины автобус

BusCurr - Ток шины scalar

PhaseVolt - Контактные напряжения статора array

Параметры

Control Type - Выберите управление Speed Control (по умолчанию) | Torque Control

Stator resistance, Rs - Сопротивление 0.02 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

DQ axis inductance, Ldq - Индуктивность 1.7e-3 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Permanent magnet flux, lambda_pm - Поток 0.2205 (по умолчанию) | scalar

Number of pole pairs, PolePairs - Поляки 4 (по умолчанию) | scalar

Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical - Инерция, демпфирование, трение [0.0027, 4.924e-4, 0] (по умолчанию) | vector

Зависимости

Maximum torque, T_max - Крутящий момент 60 (по умолчанию) | scalar

Bandwidth of the current regulator, EV_current - Пропускная способность 200 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Sample time for the torque control, Tst - Время 5e-5 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Calculate Current Regulator Gains - Вывод параметров кнопка

Зависимости

D-axis proportional gain, Kp_d - Производные 0.47149 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Q-axis proportional gain, Kp_q - Производные 0.52125 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

D and Q axis integral gain, Ki - Производные 251.3274 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Bandwidth of the motion controller, EV_motion - Пропускная способность [20, 4, 0.8] (по умолчанию) | vector

Зависимости

Bandwidth of the state filter, EV_sf - Пропускная способность 200 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Calculate Speed Regulator Gains - Вывод параметров кнопка

Зависимости

Proportional gain, ba - Производные 3.7477 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Angular gain, Ksa - Производные 94.0877 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Rotational gain, Kisa - Производные 381.7822 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Speed regulation time constant, Ksf - Производные 1217.9727 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Inertia compensation, Jcomp - Производные 0.025 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Viscous damping compensation, Fv - Производные 0 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Static friction, Fs - Производные 0 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Parameterize losses by - Выбор типа Single efficiency measurement (по умолчанию) | Tabulated loss data | Tabulated efficiency data

Overall inverter efficiency, eff - Константа 98 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Vector of speeds (w) for tabulated loss, w_loss_bp - Точки останова [0 200 400 600 800 1000] (по умолчанию) | 1-by- M вектор

Зависимости

Vector of torques (T) for tabulated loss, T_loss_bp - Точки останова [0 25 50 75 100] (по умолчанию) | 1-by- N вектор

Зависимости

Corresponding losses, losses_table - Таблица [100 100 100 100 100;100 150 200 250 300;100 200 300 400 500;100 250 400 550 700;100 300 500 700 900;100 350 600 850 1100] (по умолчанию) | M-by- N массив

Зависимости

Vector of speeds (w) for tabulated efficiency, w_eff_bp - Точки останова [200 400 600 800 1000] (по умолчанию) | 1-by- M вектор

Зависимости

Vector of torques (T) for tabulated efficiency, T_eff_bp - Точки останова [25 50 75 100] (по умолчанию) | 1-by- N вектор

Зависимости

`SpdReq` - Команда скорости ротора
`scalar`

`TrqCmd` - Команда крутящего момента
`scalar`

`BusVolt` - Напряжение шины постоянного тока
`scalar`

`PhaseCurrA` - Ток
`scalar`

`PhaseCurrB` - Ток
`scalar`

`SpdFdbk` - Скорость ротора
`scalar`

`PosFdbk` - Электрический угол ротора
`scalar`

`Info` - Сигнал шины
автобус

`BusCurr` - Ток шины
`scalar`

`PhaseVolt` - Контактные напряжения статора
`array`

`Control Type` - Выберите управление
`Speed Control` (по умолчанию) | `Torque Control`

`Stator resistance, Rs` - Сопротивление
`0.02` (по умолчанию) | `scalar`

`DQ axis inductance, Ldq` - Индуктивность
`1.7e-3` (по умолчанию) | `scalar`

`Permanent magnet flux, lambda_pm` - Поток
`0.2205` (по умолчанию) | `scalar`

`Number of pole pairs, PolePairs` - Поляки
`4` (по умолчанию) | `scalar`

`Physical inertia, viscous damping, static friction, Mechanical` - Инерция, демпфирование, трение
`[0.0027, 4.924e-4, 0]` (по умолчанию) | `vector`

`Maximum torque, T_max` - Крутящий момент
`60` (по умолчанию) | `scalar`

`Bandwidth of the current regulator, EV_current` - Пропускная способность
`200` (по умолчанию) | `scalar`

`Sample time for the torque control, Tst` - Время
`5e-5` (по умолчанию) | `scalar`

`Calculate Current Regulator Gains` - Вывод параметров
кнопка

`D-axis proportional gain, Kp_d` - Производные
`0.47149` (по умолчанию) | `scalar`

`Q-axis proportional gain, Kp_q` - Производные
`0.52125` (по умолчанию) | `scalar`

`D and Q axis integral gain, Ki` - Производные
`251.3274` (по умолчанию) | `scalar`

`Bandwidth of the motion controller, EV_motion` - Пропускная способность
`[20, 4, 0.8]` (по умолчанию) | `vector`

`Bandwidth of the state filter, EV_sf` - Пропускная способность
`200` (по умолчанию) | `scalar`

`Calculate Speed Regulator Gains` - Вывод параметров
кнопка

`Proportional gain, ba` - Производные
`3.7477` (по умолчанию) | `scalar`

`Angular gain, Ksa` - Производные
`94.0877` (по умолчанию) | `scalar`

`Rotational gain, Kisa` - Производные
`381.7822` (по умолчанию) | `scalar`

`Speed regulation time constant, Ksf` - Производные
`1217.9727` (по умолчанию) | `scalar`

`Inertia compensation, Jcomp` - Производные
`0.025` (по умолчанию) | `scalar`

`Viscous damping compensation, Fv` - Производные
`0` (по умолчанию) | `scalar`

`Static friction, Fs` - Производные
`0` (по умолчанию) | `scalar`

`Parameterize losses by` - Выбор типа
`Single efficiency measurement` (по умолчанию) | `Tabulated loss data` | `Tabulated efficiency data`

`Overall inverter efficiency, eff` - Константа
`98` (по умолчанию) | `scalar`

`Vector of speeds (w) for tabulated loss, w_loss_bp` - Точки останова
`[0 200 400 600 800 1000]` (по умолчанию) | `1`-by- `M` вектор

`Vector of torques (T) for tabulated loss, T_loss_bp` - Точки останова
`[0 25 50 75 100]` (по умолчанию) | `1`-by- `N` вектор

`Corresponding losses, losses_table` - Таблица
`[100 100 100 100 100;100 150 200 250 300;100 200 300 400 500;100 250 400 550 700;100 300 500 700 900;100 350 600 850 1100]` (по умолчанию) | `M`-by- `N` массив

`Vector of speeds (w) for tabulated efficiency, w_eff_bp` - Точки останова
`[200 400 600 800 1000]` (по умолчанию) | `1`-by- `M` вектор

`Vector of torques (T) for tabulated efficiency, T_eff_bp` - Точки останова
`[25 50 75 100]` (по умолчанию) | `1`-by- `N` вектор

`Corresponding efficiency, efficiency_table` - Таблица
`[96.2 98.1 98.7 99;98.1 99 99.4 99.5;98.7 99.4 99.6 99.7;99 99.5 99.7 99.8;99.2 99.6 99.7 99.8]` (по умолчанию) | `M`-by- `N` массив

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®