Flux Observer

Вычисление электрического положения, магнитного потока и электрического крутящего момента ротора

Библиотека:
Блоки управления двигателем/бездатчиковые оценки

Описание

Блок Flux Observer вычисляет электрическое положение, магнитный поток и электрический крутящий момент PMSM или асинхронного двигателя с помощью значений напряжения и тока в модулях по α- и β осям в стационарной αβ системе отсчета.

Уравнения

Эти уравнения описывают, как блок вычисляет электрическое положение, магнитный поток и электрический крутящий момент для PMSM.

$ψ_{α} = \int^{} (V_{α} - I_{α} R) dt - (L_{s} \cdot I_{α})$

$ψ_{β} = \int^{} (V_{β} - I_{β} R) dt - (L_{s} \cdot I_{β})$

$ψ = \sqrt{ψ_{α}^{2} + ψ_{β}^{2}}$

$T_{e} = \frac{3}{2} P (ψ_{α} I_{β} - ψ_{β} I_{α})$

$θ_{e} = \tan^{- 1} \frac{ψ_{β}}{ψ_{α}}$

Эти уравнения описывают, как блок вычисляет электрическое положение ротора, магнитный поток ротора и электрический крутящий момент для асинхронного двигателя.

$ψ_{α} = \frac{L_{r}}{L_{m}} (\int^{} (V_{α} - I_{α} R) dt - σ L_{s} I_{α})$

$ψ_{β} = \frac{L_{r}}{L_{m}} (\int^{} (V_{β} - I_{β} R) dt - σ L_{s} I_{β})$

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

$ψ = \sqrt{ψ_{α}^{2} + ψ_{β}^{2}}$

$T_{e} = \frac{3}{2} \cdot P \cdot \frac{L_{m}}{L_{r}} (ψ_{α} I_{β} - ψ_{β} I_{α})$

$θ_{e} = \tan^{- 1} \frac{ψ_{β}}{ψ_{α}}$

где:

$V_{α}$ и $V_{β}$ являются α- осью и β- напряжениями (В).
$I_{α}$ и $I_{β}$ являются α- осью и β- током (Amperes).
$R$ - сопротивление статора двигателя (Ом).
$L_{s}$ - индуктивность статора двигателя (Генри).
$L_{r}$ - индуктивность ротора двигателя (Генри).
$L_{m}$ - индуктивность намагничивания мотора (Генри).
$σ$ - суммарный коэффициент утечки асинхронного двигателя.
$P$ - количество пар полюсов мотора.
$ψ$ - магнитный поток ротора (Вебер).
$ψ_{α}$ и $ψ_{β}$ являются магнитными потоками ротора вдоль α- и β- осей (Weber).
$T_{e}$ - электрический крутящий момент ротора (Nm).
$θ_{e}$ - электрическое положение ротора (Radians).

Порты

Вход

расширить все

`_Vα` - α- напряжение оси
скаляр

Компонент напряжения вдоль оси α в стационарной αβ системе отсчета.

Типы данных: single | double | fixed point

`_Vβ` - β- напряжение оси
скаляр

Компонент напряжения вдоль оси β в стационарной αβ системе отсчета.

Типы данных: single | double | fixed point

`_Iα` - α- ток оси
скаляр

Ток вдоль оси α в стационарной αβ системе отсчета.

Типы данных: single | double | fixed point

`_Iβ` - β- ток оси
скаляр

Ток вдоль оси β в стационарной αβ системе отсчета.

Типы данных: single | double | fixed point

`Rst` - Сбросить блок
скаляр

Импульс (истинное значение), который сбрасывает алгоритм блока.

Типы данных: single | double | fixed point

Выход

расширить все

`_θe` - Электрическое положение двигателя
скаляр

Электрическое положение ротора, оцененное блоком.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Block output равным Position.

Типы данных: single | double | fixed point

`Ψ` - Поток ротора мотора
скаляр

Магнитный поток ротора, оцененный блоком.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Block output равным Flux.

Типы данных: single | double | fixed point

`_Te` - Электрический крутящий момент двигателя
скаляр

Электрический крутящий момент ротора, оцененный блоком.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Block output равным Torque.

Типы данных: single | double | fixed point

Параметры

расширить все

Параметры двигателя

`Motor selection` - Тип двигателя
`PMSM` (по умолчанию) | `ACIM`

Выберите тип двигателя, который поддерживает блок.

`Input units` - Модуль входов напряжений и токов
`SI unit` (по умолчанию) | `Per-unit`

Выберите модуль α и β входных значений напряжений и токов.

`Block output` - Выберите выходы, которые должен вычислить блок
`Position` (по умолчанию) | `Flux` | `Torque`

Выберите одну или несколько величин, которые должен вычислить блок и отобразить в выходе блока.

Примечание

Необходимо выбрать хотя бы одно значение. Блок отображает сообщение об ошибке, если вы нажимаете Ok или Apply, не выбирая значения.

`Pole pairs` - Количество пар шестов, доступных в двигателе
`4` (по умолчанию) | скаляром

Количество пар шестов, доступных в двигателе.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Block output равным Torque.

`Stator resistance (ohm)` - Сопротивление обмотки статора
`0.36` (по умолчанию) | скаляром

Сопротивление обмотки фазы статора двигателя в омах.

`Stator d-axis inductance (H)` - Индуктивность обмотки статора вдоль оси d
`0.2e-3` (по умолчанию) | скаляром

Индуктивность обмотки статора двигателя вдоль оси d у Генри.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Motor selection равным PMSM.

`Stator leakage inductance (H)` - Индуктивность утечек обмотки статора
`0.0068` (по умолчанию) | скаляром

Индуктивность утечек обмотки статора асинхронного двигателя у Генри.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Motor selection равным ACIM.

`Rotor leakage inductance (H)` - Индуктивность утечек обмотки ротора
`0.0068` (по умолчанию) | скаляром

Индуктивность утечек обмотки ротора асинхронного двигателя в Генри.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Motor selection равным ACIM.

`Magnetizing inductance (H)` - Индуктивность намагничивания асинхронного двигателя
`0.0300` (по умолчанию) | скаляром

Намагничивание индуктивности асинхронного двигателя у Генри.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Motor selection равным ACIM.

`Cutoff frequency (Hz)` - Частота отключения внутреннего высокочастотного фильтра
`3.1863` (по умолчанию) | скаляром

Частота отсечения внутреннего высокочастотного фильтра (который фильтрует шум) в Герце.

Блок Flux Observer использует внутренний БИХ первого порядка. Вы должны задать Cutoff frequency (Hz) для этого фильтра значение, которое ниже самой низкой частоты, соответствующей минимальной скорости двигателя. Для примера можно ввести значение, которое составляет одну десятую самой низкой электрической частоты напряжений статора и токов. Однако можно настроить это значение, чтобы определить более точную частоту среза, которая генерирует требуемый выход блока.

`Discrete step size (s)` - Шаг расчета, по истечении которого блок снова выполняется
`50e-6` (по умолчанию) | скаляром

Фиксированный временной интервал в секундах между двумя последовательными образцами выполнения блока.

Типы данных

`Position unit` - Модуль выходного электрического положения
`Radians` (по умолчанию) | `Degrees` | `Per-unit`

Модуль выходного электрического положения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Block output равным Position.

`Position datatype` - Тип данных выходного электрического положения
`single` (по умолчанию) | `double` | `fixed point`

Тип данных выходного электрического положения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Block output равным Position.

`Flux unit` - Модуль выходного магнитного потока
`Weber` (по умолчанию) | `Per-unit`

Модуль магнитного потока.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Block output равным Flux.

`Flux datatype` - Тип данных выходного сигнала магнитного потока
`single` (по умолчанию) | `double` | `fixed point`

Тип данных выходного сигнала магнитного потока.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Block output равным Flux.

`Torque unit` - Модуль выходного электрического крутящего момента
`Nm` (по умолчанию) | `Per-unit`

Модуль выходного электрического крутящего момента.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Block output равным Torque.

`Torque datatype` - Тип данных выходного электрического крутящего момента
`single` (по умолчанию) | `double` | `fixed point`

Тип данных выходного электрического крутящего момента.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Block output равным Torque.

Примеры моделей

Sensorless Field-Oriented Control of PMSM

Бездатчиковое векторное управление PMSM

Реализует метод векторного управления (FOC), чтобы контролировать скорость трехфазного синхронного двигателя с постоянными магнитами (PMSM). Для получения дополнительной информации о ВОК смотрите Векторное управление (ВОК).

Sensorless Field-Oriented Control of Induction Motor

Бездатчиковое векторное управление асинхронным двигателем

Использует бездатчиковую оценку положения для реализации метода векторного управления (FOC), чтобы контролировать скорость трехфазного асинхронного двигателя переменного тока (ACIM). Для получения дополнительной информации о ВОК смотрите Векторное управление (ВОК).

Ссылки

[1] O. Sandre-Hernandez, J. J. Rangel-Magdaleno and R. Morales-Caporal, «Simulink-HDL cosimulation of direct torque control of a PM synchronous machine based FPPGa», 2014 (doi: 10.1109/ICEEE.2014.6978298)

[2] Y. Inoue, S. Morimoto and M. Sanada, «Control method featured for direct torque control based motor drive system selecting voltage and current limitations», 2010, pp. 3000-3006. (doi: 10.1109/IPEC.2010.5543698)

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

Clarke Transform | Inverse Park Transform | Sliding Mode Observer | Speed Measurement

Темы

Введенный в R2020a

Документация

Flux Observer

Описание

Уравнения

Порты

Вход

Vα - α- напряжение оси скаляр

Vβ - β- напряжение оси скаляр

Iα - α- ток оси скаляр

Iβ - β- ток оси скаляр

Rst - Сбросить блок скаляр

Выход

θe - Электрическое положение двигателя скаляр

Зависимости

Ψ - Поток ротора мотора скаляр

Зависимости

Te - Электрический крутящий момент двигателя скаляр

Зависимости

Параметры

Параметры двигателя

Motor selection - Тип двигателя PMSM (по умолчанию) | ACIM

Input units - Модуль входов напряжений и токов SI unit (по умолчанию) | Per-unit

Block output - Выберите выходы, которые должен вычислить блок Position (по умолчанию) | Flux | Torque

Pole pairs - Количество пар шестов, доступных в двигателе 4 (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Stator resistance (ohm) - Сопротивление обмотки статора 0.36 (по умолчанию) | скаляром

Stator d-axis inductance (H) - Индуктивность обмотки статора вдоль оси d 0.2e-3 (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Stator leakage inductance (H) - Индуктивность утечек обмотки статора 0.0068 (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Rotor leakage inductance (H) - Индуктивность утечек обмотки ротора 0.0068 (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Magnetizing inductance (H) - Индуктивность намагничивания асинхронного двигателя 0.0300 (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Cutoff frequency (Hz) - Частота отключения внутреннего высокочастотного фильтра 3.1863 (по умолчанию) | скаляром

Discrete step size (s) - Шаг расчета, по истечении которого блок снова выполняется 50e-6 (по умолчанию) | скаляром

Типы данных

Position unit - Модуль выходного электрического положения Radians (по умолчанию) | Degrees | Per-unit

Зависимости

Position datatype - Тип данных выходного электрического положения single (по умолчанию) | double | fixed point

Зависимости

Flux unit - Модуль выходного магнитного потока Weber (по умолчанию) | Per-unit

Зависимости

Flux datatype - Тип данных выходного сигнала магнитного потока single (по умолчанию) | double | fixed point

Зависимости

Torque unit - Модуль выходного электрического крутящего момента Nm (по умолчанию) | Per-unit

Зависимости

Torque datatype - Тип данных выходного электрического крутящего момента single (по умолчанию) | double | fixed point

Зависимости

Примеры моделей

Бездатчиковое векторное управление PMSM

Бездатчиковое векторное управление асинхронным двигателем

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

`_Vα` - α- напряжение оси
скаляр

`_Vβ` - β- напряжение оси
скаляр

`_Iα` - α- ток оси
скаляр

`_Iβ` - β- ток оси
скаляр

`Rst` - Сбросить блок
скаляр

`_θe` - Электрическое положение двигателя
скаляр

`Ψ` - Поток ротора мотора
скаляр

`_Te` - Электрический крутящий момент двигателя
скаляр

`Motor selection` - Тип двигателя
`PMSM` (по умолчанию) | `ACIM`

`Input units` - Модуль входов напряжений и токов
`SI unit` (по умолчанию) | `Per-unit`

`Block output` - Выберите выходы, которые должен вычислить блок
`Position` (по умолчанию) | `Flux` | `Torque`

`Pole pairs` - Количество пар шестов, доступных в двигателе
`4` (по умолчанию) | скаляром

`Stator resistance (ohm)` - Сопротивление обмотки статора
`0.36` (по умолчанию) | скаляром

`Stator d-axis inductance (H)` - Индуктивность обмотки статора вдоль оси d
`0.2e-3` (по умолчанию) | скаляром

`Stator leakage inductance (H)` - Индуктивность утечек обмотки статора
`0.0068` (по умолчанию) | скаляром

`Rotor leakage inductance (H)` - Индуктивность утечек обмотки ротора
`0.0068` (по умолчанию) | скаляром

`Magnetizing inductance (H)` - Индуктивность намагничивания асинхронного двигателя
`0.0300` (по умолчанию) | скаляром

`Cutoff frequency (Hz)` - Частота отключения внутреннего высокочастотного фильтра
`3.1863` (по умолчанию) | скаляром

`Discrete step size (s)` - Шаг расчета, по истечении которого блок снова выполняется
`50e-6` (по умолчанию) | скаляром

`Position unit` - Модуль выходного электрического положения
`Radians` (по умолчанию) | `Degrees` | `Per-unit`

`Position datatype` - Тип данных выходного электрического положения
`single` (по умолчанию) | `double` | `fixed point`

`Flux unit` - Модуль выходного магнитного потока
`Weber` (по умолчанию) | `Per-unit`

`Flux datatype` - Тип данных выходного сигнала магнитного потока
`single` (по умолчанию) | `double` | `fixed point`

`Torque unit` - Модуль выходного электрического крутящего момента
`Nm` (по умолчанию) | `Per-unit`

`Torque datatype` - Тип данных выходного электрического крутящего момента
`single` (по умолчанию) | `double` | `fixed point`

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™.