Three-Phase Voltage Source Inverter

Трехфазный инвертор источника напряжения

  • Библиотека:
  • Блоксет силовых агрегатов/Двигатели/Электродвигатели и инверторы

  • Three-Phase Voltage Source Inverter block

Описание

Блок Three-Phase Voltage Source Inverter реализует трехфазный инвертор источника напряжения, который генерирует команды нейтрального напряжения для сбалансированной трехфазной нагрузки. Сконфигурируйте функцию переключения напряжения для непрерывной векторной модуляции или входных сигналов инвертора. Можно включить блок в модель с обратной связью, чтобы симулировать инвертор степени. Блок управляет идеальными состояниями переключения.

Чтобы включить расчеты потерь мощности, подходящие для целей генерации кода, которые ограничивают память, выберите Enable memory optimized 2D LUT. Щелкните Calibrate Maps, чтобы виртуально калибровать инвертор степени интерполяционную таблицу потерь как функцию от крутящего момента двигателя и скорости двигателя.

Если вы выбираете Input inverter temperature, щелкните Calibrate Maps, чтобы виртуально калибровать таблицу потерь степени как функцию крутящего момента двигателя, скорости двигателя и температуры инвертора. Вы не можете включить оптимизацию памяти для 3D интерполяционной таблицы потерь степени.

Используйте параметр Switching voltage function, чтобы задать функцию переключения напряжения.

Настройка

Реализация

Рисунок

Commanded phase voltage

Фаза a, b, c - командный вход фазного напряжения. Подходит для непрерывных входных сигналов синусоидальной или векторной модуляции пространства.

Switch inputs (по умолчанию)

Команда входа переключателя инвертора. Подходит для симуляции оборудования в цикле (HIL).

Инвертор переключает S1, S3 и S5, используя комплиментированное управление для S2, S4 и S6.

Виртуальная калибровка

Если у вас есть Model-Based Calibration Toolbox™, щелкните Calibrate Maps, чтобы виртуально калибровать интерполяционные таблицы с помощью измеренных данных. Диалоговое окно проходит через эти задачи.

Задача

Описание

Импорт данных о потерях

Импортируйте эти данные о потерях из файла. Для примера откройте <matlabroot>/ toolbox/autoblks/autoblksshared/mbctemplates/MappedInverterDataset.xlsx.

Для получения дополнительной информации смотрите Использование данного (Model-Based Calibration Toolbox).

Input inverter temperature настройки

Необходимые данные

off
  • Скорость двигателя, рад/с

  • Крутящий момент двигателя, Н· м

  • Потери степени, Вт

on
  • Скорость двигателя, рад/с

  • Крутящий момент двигателя, Н· м

  • Температура двигателя, К

  • Потери степени, Вт

Собирайте данные инвертора в установившихся рабочих условиях. Данные должны охватывать рабочую область значений скорости, крутящего момента и температуры инвертора.

Чтобы фильтровать или редактировать данные, выберите Edit in Application. Откроется окно Model-Based Calibration Toolbox Data Editor.

Сгенерируйте модели отклика

Model-Based Calibration Toolbox использует планы тестирования, чтобы подгонять данные к гауссовским моделям процесса (GPM).

Чтобы оценить или настроить подгонку модели отклика, выберите Edit in Application. Откроется браузер модели на основе модели (Model-Based Calibration Toolbox Model Browser). Для получения дополнительной информации смотрите Оценку модели ( Model-Based Calibration Toolbox).

Сгенерируйте калибровку

Model-Based Calibration Toolbox калибрует модели отклика и генерирует калиброванные таблицы.

Чтобы оценить или настроить калибровку, выберите Edit in Application. Откроется браузер CAGE на основе модели (Model-Based Calibration Toolbox CAGE). Для получения дополнительной информации см. Раздел «Интерполяционные таблицы калибровки» (Model-Based Calibration Toolbox).

Обновление параметров блоков

Обновите эти параметры с помощью калибровки.

Input inverter temperature настройки

Параметры

off
  • Vector of speeds (w) for tabulated losses, w_eff_bp

  • Vector of torques (T) for tabulated losses, T_eff_bp

  • Corresponding power loss, ploss_table

on
  • Vector of speeds (w) for tabulated losses, w_eff_bp

  • Vector of torques (T) for tabulated losses, T_eff_bp

  • Vector of temperatures for tabulated losses, Temp_eff_bp

  • Corresponding power loss, ploss_table_3d

Функция коммутации

Для напряжения переключателя реализация блока зависит от настройки Switching voltage function.

НастройкаВычислениеУравнения
Commanded phase voltage

Команды непрерывного фазного напряжения, установленные на входе команд фазного напряжения фазы a, b, c

van=va_cmdvbn=vb_cmdvcn=vc_cmd

Линейное напряжение

vab= van vbnvbc= vbn vcnvca= vcn van
Switch inputs

Функция переключения

SFa={1      S1 вкл. и S2 выкл.1   S1 off и S2 onSFb={1      S3 вкл. и S4 выкл.1   S3 off и S4 onSFc={1      S5 вкл. и S6 выкл.1   S5 off и S6 on

Напряжение между точками

vao= vbus2 SFavbo= vbus2 SFbvco= vbus2 SFc

Фазное напряжение

van= vao vnovbn= vbo vnovcn= vco vnovan+ vbn+ vcn= 0vno= 13(vao+ vbo+ vco)van= vao 13(vao+ vbo+ vco)vbn= vbo13(vao+ vbo+ vco)vcn= vco 13(vao+ vbo+ vco)

Линейное напряжение

vab= van vbnvbc= vbn vcnvca= vcn van

В уравнениях используются эти переменные.

SFa, SFb, SFc

Фаза a, b, c линии функции переключения, соответственно

vbus

Напряжение шины источника степени

Vao, Vbo, Vco

Фаза a, b, c линейно-центральное напряжение, соответственно

Van, Vbn, Vcn

Фаза a, b, c от фазного напряжения, соответственно

Vab, Vbc, Vca

Фаза ab, bc, ca - фазное напряжение, соответственно

Va_cmd, Vb_cmd, Vc_cmd

Фаза a, b, c команд фазного напряжения, соответственно

Ток и потери степени

Для напряжения «линия - центр», «линия - нейтраль» и «линия - линия», блок реализует эти уравнения.

ВычислениеУравнения
Мотор и шина степениPmtr= vania+vbnib+vcnicPbus= vbusibus

Степени инвертора и ток шины

Pin= Pbus= vbusibusPout= Pmtr= vania+vbnib+vcnic+PLossInvibus= vania+vbnib+vcnic+PLossInv vbus

В уравнениях используются эти переменные.

Pmtr

Степень, поданная на двигатель

Pbus

Степень от входной шины

Ploss

Потеря степени

ibus

Ток шины источника степени

ia, ib, ic

Фаза a, b, c линии ток, соответственно

Van, Vbn, Vcn

Фаза a, b, c от фазного напряжения, соответственно

vbus

Напряжение шины источника степени

Учет степени

Для учета степени, блок реализует эти уравнения.

Сигнал шины ОписаниеПеременнаяУравнение

PwrInfo

PwrTrnsfrd - Степень между блоками

  • Положительные сигналы указывают на поток в блок

  • Отрицательные сигналы указывают на выход из блока

PwrMtr

Степень, поданная на двигатель

PTrnsfrdMtr

PTrnsfrdMtr= (vania+vbnib+vcnic )

PwrBus

Степень от входной шины

PTrnsfrdBus

PTrnsfrdBus= Pbus

PwrNotTrnsfrd - Степень через контур блока, но не переданный

  • Положительные сигналы указывают на вход

  • Отрицательные сигналы указывают на потерю

PwrLoss

Потеря степени

Отрицательное значение указывает на потерю степени

PNotTrnsfrd

PNotTrnsfrd= (PTrnsfrdBus+PTrnsfrdMtr)

PwrStored - Сохраненная скорость изменения энергии

  • Положительные сигналы указывают на увеличение

  • Отрицательные сигналы указывают на уменьшение

Не используется

Оптимизация памяти интерполяционной таблицы

Инвертор степени таблица потерь параметра данные о Corresponding power loss, ploss_table являются функцией от скорости крутящего момента двигателя и двигателя при различных напряжениях батареи. Положительный ток указывает на разряд батареи. Отрицательный ток указывает на заряд батареи.

Чтобы включить расчеты потерь мощности, подходящие для целей генерации кода, которые ограничивают память, выберите Enable memory optimized 2D LUT. Блок использует линейную интерполяцию, чтобы оптимизировать значения интерполяционной таблицы потерь степени инвертора для генерации кода. В этой таблице результирующая реализация оптимизации.

Пример использованияРеализация

Скорость двигателя и вход крутящего момента совпадают со значениями точек останова интерполяционной таблицы.

Оптимизированные для памяти потери степени - это значение интерполяционной таблицы потерь степени на пересечении скорости и крутящего момента двигателя.

Скорость двигателя и вход крутящего момента не совпадают со значениями точек останова интерполяционной таблицы, но находятся в пределах области значений.

Оптимизированная для памяти потеря степени является линейной интерполяцией между соответствующей скоростью двигателя и крутящим моментом.

Скорость двигателя и вход крутящего момента не совпадают со значениями точек останова интерполяционной таблицы и находятся вне области значений.

Невозможно вычислить оптимизированную для памяти потерю степени. Блок использует экстраполированные данные.

Экстраполяция

Интерполяционные таблицы, оптимизированные для генерации кода, не поддерживают экстраполяцию для данных, которые находятся вне области значений. Однако можно включить предварительно вычисленные значения экстраполяции в интерполяционную таблицу потерь степени путем выбора Specify Extrapolation.

Блок использует параметры конечной точки, чтобы изменить размер данных таблицы.

Вход пользователяЭкстраполяция

Порты

Вход

расширить все

Фаза a, b, c - команда фазного напряжения, Va_cmd, Vb_cmd и Vc_cmd, в В.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, установите Switching voltage function равным Commanded phase voltage.

Переключать команды, Sa, Sb и Sc, безразмерно.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, установите Switching voltage function равным Switch inputs.

Напряжение шины источника степени, Vbus, в В.

Фаза a, b, c тока, ia, ib и ic в А.

Крутящий момент двигателя, Tmtr, в Н· м.

Угловая скорость двигателя, ωmtr, в рад/с.

Рабочая температура инвертора, TempInvrtr, в К.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Input inverter temperature.

Выход

расширить все

Сигнал шины содержит эти вычисления блоков.

Сигнал ОписаниеПеременнаяМодули

BusCurr

Ток шины источника степени

ibus

A

PwrLossInv

Степени инвертора

εinv

безразмерный

PwrInfo

PwrTrnsfrd

PwrMtr

Степень, поданная на двигатель

PTrnsfrdMtr

W

PwrBus

Степень от входной шины

PTrnsfrdBus

W

PwrNotTrnsfrd

PwrLoss

Потеря степени

PNotTrnsfrd

W

PwrStored

Не используется

Фазы a, b, c фазного напряжения, Van, Vbn и Vcn, в V.

Ток шины источника степени, ibus, в А.

Параметры

расширить все

Опции блока

Выберите этот параметр, чтобы создать InvrtrTemp входной порт.

Блок позволяет вам задать инвертор степени интерполяционные таблицы потерь, которые являются функциями крутящего момента двигателя, Tmtr и скорости двигателя, ωmtr. Если вы выбираете Input inverter temperature, таблицы также являются функцией от температуры инвертора, TempInvrtr.

Input Inverter Temperature параметра

Включает таблицу эффективности

Функция От

off

Corresponding power loss, ploss_table

ƒ (Tmtr, ωmtr)

on

Corresponding power loss, ploss_table_3d

ƒ (Tmtr, ωmtr, TempInvrtr)

Зависимости

Если вы выбираете Input inverter temperature, чтобы задать интерполяционную таблицу 3D степени потерь как функцию от крутящего момента двигателя, скорости двигателя и температуры инвертора, вы не можете выбрать Enable memory optimized 2D LUT, чтобы включить оптимизацию памяти.

Включите генерацию оптимизированных для памяти интерполяционных таблиц, подходящих целей генерации кода, которые ограничивают память.

Зависимости

Если вы выбираете Enable memory optimized 2D LUT, вы не можете выбрать Input inverter temperature.

Если у вас есть Model-Based Calibration Toolbox, щелкните Calibrate Maps, чтобы виртуально калибровать интерполяционные таблицы с помощью измеренных данных. Диалоговое окно проходит через эти задачи.

Задача

Описание

Импорт данных о потерях

Импортируйте эти данные о потерях из файла. Для примера откройте <matlabroot>/ toolbox/autoblks/autoblksshared/mbctemplates/MappedInverterDataset.xlsx.

Для получения дополнительной информации смотрите Использование данного (Model-Based Calibration Toolbox).

Input inverter temperature настройки

Необходимые данные

off
  • Скорость двигателя, рад/с

  • Крутящий момент двигателя, Н· м

  • Потери степени, Вт

on
  • Скорость двигателя, рад/с

  • Крутящий момент двигателя, Н· м

  • Температура двигателя, К

  • Потери степени, Вт

Собирайте данные инвертора в установившихся рабочих условиях. Данные должны охватывать рабочую область значений скорости, крутящего момента и температуры инвертора.

Чтобы фильтровать или редактировать данные, выберите Edit in Application. Откроется окно Model-Based Calibration Toolbox Data Editor.

Сгенерируйте модели отклика

Model-Based Calibration Toolbox использует планы тестирования, чтобы подгонять данные к гауссовским моделям процесса (GPM).

Чтобы оценить или настроить подгонку модели отклика, выберите Edit in Application. Откроется браузер модели на основе модели (Model-Based Calibration Toolbox Model Browser). Для получения дополнительной информации смотрите Оценку модели ( Model-Based Calibration Toolbox).

Сгенерируйте калибровку

Model-Based Calibration Toolbox калибрует модели отклика и генерирует калиброванные таблицы.

Чтобы оценить или настроить калибровку, выберите Edit in Application. Откроется браузер CAGE на основе модели (Model-Based Calibration Toolbox CAGE). Для получения дополнительной информации см. Раздел «Интерполяционные таблицы калибровки» (Model-Based Calibration Toolbox).

Обновление параметров блоков

Обновите эти параметры с помощью калибровки.

Input inverter temperature настройки

Параметры

off
  • Vector of speeds (w) for tabulated losses, w_eff_bp

  • Vector of torques (T) for tabulated losses, T_eff_bp

  • Corresponding power loss, ploss_table

on
  • Vector of speeds (w) for tabulated losses, w_eff_bp

  • Vector of torques (T) for tabulated losses, T_eff_bp

  • Vector of temperatures for tabulated losses, Temp_eff_bp

  • Corresponding power loss, ploss_table_3d

Электрическая модель

Используйте параметр Switching voltage function, чтобы задать функцию переключения напряжения.

Настройка

Реализация

Рисунок

Commanded phase voltage

Фаза a, b, c - командный вход фазного напряжения. Подходит для непрерывных входных сигналов синусоидальной или векторной модуляции пространства.

Switch inputs (по умолчанию)

Команда входа переключателя инвертора. Подходит для симуляции оборудования в цикле (HIL).

Инвертор переключает S1, S3 и S5, используя комплиментированное управление для S2, S4 и S6.

Вектор скорости двигателя, ωmtr, точек останова для потери степени, в рад/с. Если вы задаете Enable memory optimized 2D LUT, блок преобразует данные в одинарную точность.

Скорость хранения данных точек останова, n1, безразмерная. Блок переизбирает Corresponding power loss, ploss_table данные на основе размера памяти.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, выберите Enable memory optimized 2D LUT.

Вектор крутящего момента двигателя, Tmtr, точек останова для потерь степени, в Н· м. Если вы задаете Enable memory optimized 2D LUT, блок преобразует данные в одинарную точность.

Размер хранилища точек останова крутящего момента, n2, безразмерный. Блок повторно собирает Corresponding power loss, ploss_table данные на основе размера памяти.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, выберите Enable memory optimized 2D LUT.

Вектор температуры инвертора, TempInvrtr, точек останова для потери степени, в К.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, выберите Input inverter temperature.

Массив значений потерь степени как функции M скорости двигателя, ωmtr и N Крутящие моменты двигателя, Tmtr, в W. Каждое значение определяет потери степени для определенной комбинации скорости и крутящего момента двигателя мотора. Размер массива должен совпадать с размерностями, заданными векторами скорости и крутящего момента.

Если у вас есть Model-Based Calibration Toolbox, щелкните Calibrate Maps, чтобы виртуально калибровать интерполяционную таблицу с помощью измеренных данных.

Если вы задаете Enable memory optimized 2D LUT, блок преобразует данные в одинарную точность.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, очистите Input inverter temperature.

Массив значений потерь степени как функции M скорости двигателя, ωmtr, N Крутящие моменты двигателя, Tmtr и L температуры мотора, TempInvrtr, в W. Каждое значение определяет потери степени для определенной комбинации скорости, крутящего момента двигателя и температуры мотора. Размер массива должен совпадать с размерностями, заданными векторами скорости, крутящего момента и температуры.

Если у вас есть Model-Based Calibration Toolbox, щелкните Calibrate Maps, чтобы виртуально калибровать интерполяционную таблицу с помощью измеренных данных.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, выберите Input inverter temperature.

Задайте экстракцию

Конечная точка максимальной экстраполяции точки останова скорости, u1max, в рад/с.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, выберите Enable memory optimized 2D LUT и Specify Extrapolation.

Конечная точка минимальной экстраполяции точки прерывания скорости, u1min, в рад/с.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, выберите Enable memory optimized 2D LUT и Specify Extrapolation.

Конечная точка максимальной экстраполяции точки останова крутящего момента, u2max, в рад/с.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, выберите Enable memory optimized 2D LUT и Specify Extrapolation.

Конечная точка минимальной экстраполяции точки останова крутящего момента, u2min, в рад/с.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, выберите Enable memory optimized 2D LUT и Specify Extrapolation.

Ссылки

[1] Ли, Бён-Кук и Мехрдад Эхсами. Упрощенная модель функциональной симуляции для трехфазного инвертора источника напряжения с использованием концепции функции переключения. IEEE® Сделки с промышленной электроникой, том 48, № 2, стр. 309-321, апрель 2001 года.

[2] Ziogas, Phoivas D., Eduardo P. Wiechmann, and Victor R. Stefanovic. «Компьютерный подход к анализу и проекту для инверторов со статическим источником напряжения». Транзакции IEEE по сделкам с промышленной электроникой в отраслевых приложениях, том IA-21, № 5, сентябрь/октябрь 1985 года.

Расширенные возможности

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

.
Введенный в R2019a