ACIM Control Reference

Вычислите входные токи для векторного управления асинхронным двигателем

Библиотека:
Motor Control Blockset/Controls/Control Reference

Описание

Блок ACIM Control Reference вычисляет d опорные токи оси q и оси для векторной операции управления (и ослабления поля).

Блок принимает опорный крутящий момент и механическую скорость обратной связи и выводит соответствующие d - и q - оси.

Блок вычисляет ссылку текущих значений путем решения математических отношений. В вычислениях используется система модулей СИ. При работе с системой Per-Unit (PU) (с Input units набора параметров для Per-Unit (PU)), блок преобразует входные сигналы PU в модули СИ для выполнения расчетов и преобразует их обратно в значения PU на выходе.

Эти уравнения описывают, как блок вычисляет текущие значения опорной d оси и q оси.

Математическая модель асинхронного двигателя

Эти уравнения модели описывают динамику асинхронного двигателя в исходной системе координат потока ротора:

Индуктивность машины представлена как,

$L_{s} = L_{l s} + L_{m}$

$L_{r} = L_{l r} + L_{m}$

$σ = 1 - (\frac{L_{m}^{2}}{L_{s} \cdot L_{r}})$

Напряжения статора представлены как,

$v_{s d} = R_{s} i_{s d} + σ L_{s} \frac{d i_{s d}}{d t} + \frac{L_{m}}{L_{r}} \frac{d λ_{r d}}{d t} - ω_{e} σ L_{s} i_{s q}$

$v_{s q} = R_{s} i_{s q} + σ L_{s} \frac{d i_{s q}}{d t} + \frac{L_{m}}{L_{r}} ω_{e} λ_{r d} + ω_{e} σ L_{s} i_{s d}$

В предыдущих уравнениях потоковые редактирования могут быть представлены как,

$λ_{s d} = \frac{L_{m}}{L_{r}} λ_{r d} + σ L_{s} i_{s d}$

$λ_{s q} = σ L_{s} i_{s q}$

$τ_{r} \frac{d λ_{r d}}{d t} + λ_{r d} = L_{m} i_{s d}$

Если сохранить поток ротора постоянным, и ось d выровнена с системой координат потока ротора, то мы можем подразумевать:

$λ_{rd} = L_{m} i_{s d}$

$λ_{rq} = 0$

Эти уравнения описывают механическую динамику,

$T_{e} = \frac{3}{2} p (\frac{L_{m}}{L_{r}}) λ_{r d} i_{s q}$

$T_{e} - T_{L} = J \frac{d ω_{m}}{d t} + B ω_{m}$

Эти уравнения описывают скольжение скорости,

$τ_{r} = (\frac{L_{r}}{R_{r}})$

$ω_{e_slip} = (\frac{L_{m} \cdot i_{кв.}^{r e f}}{τ_{r} \cdot λ_{rd}})$

$ω_{e} = ω_{r} + ω_{e_s l i p}$

$θ_{e} = \int ω_{e} \cdot d t = \int (ω_{r} + ω_{e_s l i p}) \cdot d t = θ_{r} + θ_{s l i p}$

Опорные расчеты тока

Эти уравнения показывают расчет опорных токов,

$i_{s d_0} = \frac{λ_{rd}}{L_{m}}$

$i_{s q_r e q} = \frac{T^{r e f}}{\frac{3}{2} p (\frac{L_{m}}{L_{r}}) λ_{r d}}$

Исходные токи вычисляются по-разному для операции ниже номинальной скорости и области ослабления поля,

Если $ω_{m} \leq ω_{b a s e}$ :

$i_{s d_s a t} = \min (i_{s d_0}, i_{\max})$

Если $ω_{m} > ω_{b a s e}$ :

$i_{s d_f w} = (\frac{i_{s d_0}}{| ω_{e} |})$

$i_{s d_s a t} = \min (i_{s d_f w}, i_{\max})$

Эти уравнения указывают на вычисление тока оси q,

$i_{s q_l i m} = \sqrt{i_{m a x}^{2} - i_{s d_s a t}^{2}}$

$i_{s q_s a t} = s a t (i_{s q_l i m}, i_{s q_r e q})$

Блок выводит следующие значения,

$i_{s d}^{r e f} = i_{s d_s a t}$

$i_{s q}^{r e f} = i_{s q_s a t}$

где:

$p$ - количество пар полюсов двигателя.
$R_{s}$ - сопротивление обмотки фазы статора (Ом).
$R_{r}$ - сопротивление ротора, относящееся к статору (Ом).
$L_{l s}$ - индуктивность утечек статора (Генри).
$L_{l r}$ - индуктивность утечек ротора (Генри).
$L_{s}$ - индуктивность статора (Генри).
$L_{m}$ - индуктивность намагничивания (Генри).
$L_{r}$ - индуктивность ротора, относящаяся к статору (Генри).
$σ$ - суммарный коэффициент утечки асинхронного двигателя.
$τ_{r}$ - постоянная времени ротора (с).
$v_{s d}$ и $v_{s q}$ - d статора - и q - напряжения оси (В).
$i_{s d}$ и $i_{s q}$ являются токами d - и q - оси (Amperes).
$i_{s d_0}$ - номинальный d ток оси статора, также известный как ток намагниченности (Amperes).
$i_{m a x}$ - максимальный ток фазы (пик) двигателя (Amperes).
$λ_{s d}$ - d потокосцепление статора (Вебера) по оси.
$λ_{s q}$ - q потокосцепление статора (Вебера) по оси.
$λ_{r d}$ - d потокосцепление ротора (Вебер) по оси.
$λ_{r q}$ - q потокосцепление ротора (Вебер) по оси.
$ω_{e_slip}$ - электрическая скольжение ротора (Radians/sec).
$ω_{slip}$ - механическая скольжение ротора (Radians/sec).
$ω_{e}$ - электрическая скорость, соответствующая частоте напряжений статора (Radians/sec).
$ω_{m}$ - механическая скорость ротора (Radians/sec).
$ω_{r}$ - электрическая скорость ротора (Radians/sec).
$ω_{b a s e}$ - механическая номинальная скорость двигателя (Radians/sec).
$T_{e}$ - электромеханический крутящий момент, создаваемый двигателем (Nm).

Порты

Вход

расширить все

`T^ref` - Эталонное значение крутящего момента
скаляр

Ссылка крутящий момент входа значение которого блок вычисляет ток ссылки.

Типы данных: single | double | fixed point

`_⍵m` - Механическая скорость
скаляр

Ссылка на значение механической скорости, для которого блок вычисляет ссылочный ток.

Типы данных: single | double | fixed point

Выход

расширить все

`_Isd^ref` - Ссылка d -ось тока статора
скаляр

Ссылка d значение тока статора оси.

Типы данных: single | double | fixed point

`_Isq^ref` - Ссылка q -ось тока статора
скаляр

Ссылка q значение тока статора оси.

Типы данных: single | double | fixed point

Параметры

расширить все

`Number of pole pairs` - Количество пар шестов, доступных в двигателе
`2` (по умолчанию) | скаляром

Количество пар полюсов в асинхронном двигателе.

`Rotor leakage inductance (H)` - Индуктивность утечек обмотки ротора
`6.81e-3` (по умолчанию) | скаляром

Индуктивность от утечек, связанных с обмоткой ротора (в Генри).

`Magnetizing Inductance (H)` - Индуктивность намагничивания асинхронного двигателя
`30e-3` (по умолчанию) | скаляром

Индуктивность от намагниченного потока (в Генри).

`Rated Flux (Wb)` - Номинальный поток мотора
`38.2e-3` (по умолчанию) | скаляром

Номинальный поток асинхронного двигателя (в Weber).

`Rated Speed (rpm)` - Номинальная скорость двигателя
`1150` (по умолчанию) | скаляром

Номинальная скорость асинхронного двигателя согласно данных двигателя (в об/мин).

`Synchronous Speed (rpm)` - Синхронная скорость двигателя
`1500` (по умолчанию) | скаляром

Синхронная скорость асинхронного двигателя (в об/мин).

`Max current (A)` - Максимальный предел тока фазы для двигателя (ампер)
`3` (по умолчанию) | скаляром

Максимальный предел тока фазы для асинхронного двигателя (ампер).

`Input units` - Модуль входных значений
`Per-Unit (PU)` (по умолчанию) | `SI Units`

Модуль входных значений.

`Base Current (A)` - Базовый ток для системы в относительных единицах
`5.3611` (по умолчанию) | скаляром

Базовый ток (в амперах) для системы в относительных единицах.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Input units равным Per-Unit (PU).

`Base torque (Nm)` - Базовый крутящий момент для относительных систем
`0.50072` (по умолчанию) | скаляром

Базовый крутящий момент (в Нм) для системы в относительных единицах. Для получения дополнительной информации см. страницу Система в относительных единицах.

Этот параметр не конфигурируется и использует значение, которое внутренне вычисляется с использованием других параметров.

Зависимости

Чтобы отобразить этот параметр, установите Input units равным Per-Unit (PU).

Примеры моделей

Field-Oriented Control of Induction Motor Using Speed Sensor

Векторное управление асинхронным двигателем с помощью датчика скорости

Реализует метод векторного управления (FOC), чтобы контролировать скорость трехфазного асинхронного двигателя переменного тока (ACIM). Алгоритм FOC требует обратной связи скорости ротора, которая получена в этом примере с помощью квадратурного датчика энкодера. Для получения дополнительной информации о ВОК смотрите Векторное управление (ВОК).

Ссылки

[1] B. Bose, современная степень и приводы переменного тока. Prentice Hall, 2001. ISBN-0-13-016743-6.

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

[3] W. Leonhard, Control of Electrical Drives, 3rd ed. Secaucus, NJ, USA: Springer-Verlag New York, Inc., 2001.

[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 операции ослабления поля [асинхронных двигателей]». Транзакции IEEE по отраслевым приложениям, том 37, выпуск 1, январь/февраль 2001 года, стр. 42-50.

[6] Р. М. Прасад и М. А. Mulla, «A novel position-sensorless algorithm for field oriented control of DFIG with regured current sensors», IEEE Trans. Sustain. Энергетика, том 10, № 3, стр. 1098-1108, июль 2019.

Расширенные возможности

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

Преобразование с фиксированной точкой
Разрабатывайте и моделируйте системы с фиксированной точкой с помощью Fixed-Point Designer™.

См. также

ACIM Slip Speed Estimator | Discrete PI Controller with anti-windup and reset | MTPA Control Reference | Speed Measurement

Темы

Введенный в R2020b

Документация

ACIM Control Reference

Описание

Математическая модель асинхронного двигателя

Опорные расчеты тока

Порты

Вход

`T^ref` - Эталонное значение крутящего момента
скаляр

`_⍵m` - Механическая скорость
скаляр

Выход

`_Isd^ref` - Ссылка d -ось тока статора
скаляр

`_Isq^ref` - Ссылка q -ось тока статора
скаляр

Параметры

`Number of pole pairs` - Количество пар шестов, доступных в двигателе
`2` (по умолчанию) | скаляром

`Rotor leakage inductance (H)` - Индуктивность утечек обмотки ротора
`6.81e-3` (по умолчанию) | скаляром

`Magnetizing Inductance (H)` - Индуктивность намагничивания асинхронного двигателя
`30e-3` (по умолчанию) | скаляром

`Rated Flux (Wb)` - Номинальный поток мотора
`38.2e-3` (по умолчанию) | скаляром

`Rated Speed (rpm)` - Номинальная скорость двигателя
`1150` (по умолчанию) | скаляром

`Synchronous Speed (rpm)` - Синхронная скорость двигателя
`1500` (по умолчанию) | скаляром

`Max current (A)` - Максимальный предел тока фазы для двигателя (ампер)
`3` (по умолчанию) | скаляром

`Input units` - Модуль входных значений
`Per-Unit (PU)` (по умолчанию) | `SI Units`

`Base Current (A)` - Базовый ток для системы в относительных единицах
`5.3611` (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

`Base torque (Nm)` - Базовый крутящий момент для относительных систем
`0.50072` (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Примеры моделей

Векторное управление асинхронным двигателем с помощью датчика скорости

Ссылки

Расширенные возможности

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

Преобразование с фиксированной точкой
Разрабатывайте и моделируйте системы с фиксированной точкой с помощью Fixed-Point Designer™.

См. также

Темы

Документация по Motor Control Blockset

Поддержка

Документация

ACIM Control Reference

Описание

Математическая модель асинхронного двигателя

Опорные расчеты тока

Порты

Вход

Tref - Эталонное значение крутящего момента скаляр

⍵m - Механическая скорость скаляр

Выход

Isdref - Ссылка d -ось тока статора скаляр

Isqref - Ссылка q -ось тока статора скаляр

Параметры

Number of pole pairs - Количество пар шестов, доступных в двигателе 2 (по умолчанию) | скаляром

Rotor leakage inductance (H) - Индуктивность утечек обмотки ротора 6.81e-3 (по умолчанию) | скаляром

Magnetizing Inductance (H) - Индуктивность намагничивания асинхронного двигателя 30e-3 (по умолчанию) | скаляром

Rated Flux (Wb) - Номинальный поток мотора 38.2e-3 (по умолчанию) | скаляром

Rated Speed (rpm) - Номинальная скорость двигателя 1150 (по умолчанию) | скаляром

Synchronous Speed (rpm) - Синхронная скорость двигателя 1500 (по умолчанию) | скаляром

Max current (A) - Максимальный предел тока фазы для двигателя (ампер) 3 (по умолчанию) | скаляром

Input units - Модуль входных значений Per-Unit (PU) (по умолчанию) | SI Units

Base Current (A) - Базовый ток для системы в относительных единицах 5.3611 (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Base torque (Nm) - Базовый крутящий момент для относительных систем 0.50072 (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Примеры моделей

Векторное управление асинхронным двигателем с помощью датчика скорости

Ссылки

Расширенные возможности

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

Преобразование с фиксированной точкой Разрабатывайте и моделируйте системы с фиксированной точкой с помощью Fixed-Point Designer™.

См. также

Темы

Документация по Motor Control Blockset

Поддержка

`T^ref` - Эталонное значение крутящего момента
скаляр

`_⍵m` - Механическая скорость
скаляр

`_Isd^ref` - Ссылка d -ось тока статора
скаляр

`_Isq^ref` - Ссылка q -ось тока статора
скаляр

`Number of pole pairs` - Количество пар шестов, доступных в двигателе
`2` (по умолчанию) | скаляром

`Rotor leakage inductance (H)` - Индуктивность утечек обмотки ротора
`6.81e-3` (по умолчанию) | скаляром

`Magnetizing Inductance (H)` - Индуктивность намагничивания асинхронного двигателя
`30e-3` (по умолчанию) | скаляром

`Rated Flux (Wb)` - Номинальный поток мотора
`38.2e-3` (по умолчанию) | скаляром

`Rated Speed (rpm)` - Номинальная скорость двигателя
`1150` (по умолчанию) | скаляром

`Synchronous Speed (rpm)` - Синхронная скорость двигателя
`1500` (по умолчанию) | скаляром

`Max current (A)` - Максимальный предел тока фазы для двигателя (ампер)
`3` (по умолчанию) | скаляром

`Input units` - Модуль входных значений
`Per-Unit (PU)` (по умолчанию) | `SI Units`

`Base Current (A)` - Базовый ток для системы в относительных единицах
`5.3611` (по умолчанию) | скаляром

`Base torque (Nm)` - Базовый крутящий момент для относительных систем
`0.50072` (по умолчанию) | скаляром

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

Преобразование с фиксированной точкой
Разрабатывайте и моделируйте системы с фиксированной точкой с помощью Fixed-Point Designer™.