Induction Machine Field-Oriented Control (Single-Phase)

Дискретное управление однофазной асинхронной машиной в относительных единицах

Библиотека:
Simscape / Электрический / Контроль / Контроль за Асинхронной машиной

Описание

Блок Induction Machine Field-Oriented Control (Single-Phase) реализует однофазную структуру управления асинхронной машиной, ориентированную на поле.

Уравнения

Векторная архитектура управления для однофазной асинхронной машины:

Вы можете предоставить ссылку на крутящий момент в качестве входа, в случае регулировки скорости, сгенерировать ссылку внутри с помощью контроллер скорости. Ссылка крутящего момента, полученная из контроллер скорости:

$T * = (K_{p_ω} + K_{i_ω} \frac{T_{s} z}{z - 1}) (ω_{r e f} - ω_{r})$

где _ωr - угловая механическая скорость ротора в рад/с.

Блок генерирует ссылку на поток как

$ψ * = \frac{2 π f_{n} ψ_{n}}{p \min (| ω_{r} |, \frac{2 π f_{n}}{p})}$

где:

p - количество пар полюсов.
_fn - номинальная частота.
_ψn - номинальный поток.

Ссылки на ток получаются из параметров машины:

$i_{q} * = \frac{(L_{m s} + L_{l a r}) T *}{p a L_{m s} ψ *}$

$i_{d} * = \frac{ψ *}{a^{2} L_{m s}}$

где:

_Lms является основной обмоткой взаимной индуктивности.
_Llar - индуктивность утечек ротора основной обмотки.
a - отношение поворота вспомогательных обмоток к основным.

Угол вычисляется путем решения:

$\frac{d θ}{d t} = p ω_{r} + \frac{a^{3} L_{m s} R_{a r}}{ψ^{*} (L_{m s} + L_{l a r})}$

Преобразование в стационарную систему координат осуществляется с помощью:

$(\begin{matrix} i_{a} \\ i_{b} \end{matrix}) = (\begin{matrix} a^{2} \sin (θ) & a^{2} \cos (θ) \\ \cos (θ) & - \sin (θ) \end{matrix}) (\begin{matrix} i_{d} \\ i_{q} \end{matrix})$

Ограничения

Структура управления реализована в одной частоте дискретизации.

Порты

Вход

расширить все

`Reference` - Крутящий момент или скорость вращения
скаляр

Задайте скорость вращения в рад/с или уставку крутящего момента в Нм.

Типы данных: single | double

`iab` - Токи статора
скаляр

Токи статора для основной и вспомогательной обмоток.

Типы данных: single | double

`wr` - Угловая скорость ротора
скаляр

Измеренная угловая скорость ротора, в рад/с.

Типы данных: single | double

Выход

расширить все

`G` - Импульсы инверторного затвора
`0` | `1`

Импульсы управления инвертором, заданные как логический. Мертвое время не рассматривается.

Типы данных: single | double

`Visualization` - Внутренние сигналы для визуализации
`Reference` | `Rotor velocity` | `θ` | `iab` | `iabRef` | `TqRef` | `FluxRef`

Шина, содержащая внутренние сигналы для визуализации. Сигналы:

Опорный крутящий момент или скорость
Скорость ротора, в рад/с
θ, в радианах
Токи статора (iab), в A
Ссылка тока статора (iabRef), в A
Ссылка по крутящему моменту (TqRef), в Нм
Ссылка на поток (FluxRef), в Wb

Типы данных: single | double | bus

Параметры

расширить все

Общая информация

`Control mode` - Задайте режим управления
`Speed control` (по умолчанию) | `Torque control`

Задайте режим управления. Опорный вход принимается за угловую скорость, в рад/с, для Speed control и крутящий момент, в Нм для Torque control.

`Rated electrical frequency (Hz)` - Задайте номинальную электрическую частоту
`60` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Номинальная электрическая частота, в Гц.

`Number of pole pairs` - Задайте пары полюсов
`2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Количество пар полюсов.

`Main winding rotor resistance, Rar' (Ohm)` - Задайте сопротивление ротора основной обмотки
`3.7080` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Сопротивление ротора основной обмотки, в Ом.

`Main winding rotor leakage inductance, Llar' (H)` - Определить индуктивность утечек ротора основной обмотки
`0.0050` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Индуктивность утечек ротора обмотки в Н

`Main winding mutual inductance, Lms (H)` - Задайте основную обмотку взаимной индуктивности
`0.1595` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Основная обмотка взаимной индуктивности, в H.

`Auxiliary/main windings turn ratio` - Задайте отношение поворота вспомогательных обмоток к основным
`1.1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Отношение поворота обмотки «вспомогательная к основной».

`Fundamental sample time (s)` - Задайте шаг расчета блока
`5e-6` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Шаг расчета для блока, в с.

`Control sample time (s)` - Задайте контрольный шаг расчета
`5e-5` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Управляйте шагом расчета, в с.

Внешний контур

В этой таблице показано, как видимость некоторых параметров на вкладке Outer Loop зависит от опции, которую вы выбираете для параметра Control mode на вкладке General.

Режим управления	Доступные параметры
Регулирование скорости	Пропорциональная составляющая контроллера скорости
	Интегральная составляющая контроллера скорости
	Интегральный коэффициент защиты контроллера скорости
	Максимальный крутящий момент (Нм)
	Минимальный крутящий момент (Нм)
	Номинальный поток (Wb)
Управление крутящим моментом	Номинальный поток (Wb)

`Speed controller proportional gain` - Задайте пропорциональный коэффициент усиления контроллера скорости
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Пропорциональная составляющая для контроллер скорости.

`Speed controller integral gain` - Задайте интегральную составляющую усиления контроллера скорости
`10` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Интегральная составляющая для контроллер скорости.

`Speed controller integral anti-windup gain` - Задайте интегральный коэффициент защиты контроллера скорости
`1000` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Интегральный коэффициент усиления анти-насыщения.

`Maximum torque (Nm)` - Задайте максимальный крутящий момент
`5` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальный крутящий момент, используемый в насыщении контроллера скорости, в Нм.

`Minimum torque (Nm)` - Задайте минимальный крутящий момент
`-5` (по умолчанию) | скаляром

Минимальный крутящий момент, используемый в насыщении контроллера скорости, в Нм.

`Rated flux (Wb)` - Задайте номинальный поток
`0.5` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Номинальный поток, в Wb. Номинальный поток используется для вычисления ссылки потока.

Внутренний цикл

В этой таблице показано, как видимость некоторых параметров на вкладке Inner Loop зависит от опции, которую вы выбираете для параметра Control type.

Тип управления	Доступные параметры
Управление гистерезисом	Гистерезис тока полосы (A)
Управление ПИ	A-фазный ток пропорциональной составляющей
	A-фазный ток интегральной составляющей
	Ток A-фазы против обмотки усиления
	B-фазный ток пропорциональной составляющей
	B-фазный ток интегральной составляющей
	Ток B-фазы против обмотки усиления

`Control type` - Задайте тип элемента управления
`Hysteresis control` (по умолчанию) | `PI control`

Тип управления для токового цикла управления.

`Current hysteresis band (A)` - Задайте текущую полосу гистерезиса
`0.5` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Текущий гистерезис полосы для контроллера, в А.

`A-phase current proportional gain` - пропорциональная составляющая тока основной обмотки
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Пропорциональная составляющая для тока контроллера А-фазы (основной обмотки).

`A-phase current integral gain` - Интегральный коэффициент тока основной обмотки
`500` (по умолчанию)

Интегральная составляющая для тока контроллера A-фазы (основной обмотки).

`A-phase current anti-windup gain` - Ток основной обмотки, противообмотка усиления
`1000` (по умолчанию)

Усиление анти-обмотки для тока контроллера А-фазы (основной обмотки).

`B-phase current proportional gain` - пропорциональная составляющая тока вспомогательной обмотки
`1` (по умолчанию)

Пропорциональная составляющая для тока контроллера B-фазы (вспомогательной обмотки).

`B-phase current integral gain` - Интегральный коэффициент тока вспомогательной обмотки
`500` (по умолчанию)

Интегральная составляющая для тока контроллера B-фазы (вспомогательной обмотки).

`B-phase current anti-windup gain` - Коэффициент защиты от обмотки тока вспомогательной обмотки
`1000` (по умолчанию)

Усиление анти-обмотки для тока контроллера B-фазы (вспомогательной обмотки).

Ссылки

[1] Корреа, М. Б. Р., Якобина, К. Б., Лима, А. М. Н., Да Силва, Е. Р. С. «Векторное управление приводом однофазного асинхронного двигателя». Запись PESC 98. 29-я ежегодная конференция IEEE Power Electronics Specialists. Том 2, 1998, с. 990 - 996.

Расширенные возможности

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

См. также

Блоки

Induction Machine Current Controller | Induction Machine Direct Torque Control | Induction Machine Direct Torque Control (Single-Phase) | Induction Machine Direct Torque Control with Space Vector Modulator | Induction Machine Field-Oriented Control | Induction Machine Flux Observer | Induction Machine Scalar Control

Темы

Однофазное асинхронное векторное управление машиной

Введенный в R2018b

Документация

Induction Machine Field-Oriented Control (Single-Phase)

Описание

Уравнения

Ограничения

Порты

Вход

Reference - Крутящий момент или скорость вращения скаляр

iab - Токи статора скаляр

wr - Угловая скорость ротора скаляр

Выход

G - Импульсы инверторного затвора 0 | 1

Visualization - Внутренние сигналы для визуализации Reference | Rotor velocity | θ | iab | iabRef | TqRef | FluxRef

Параметры

Общая информация

Control mode - Задайте режим управления Speed control (по умолчанию) | Torque control

Rated electrical frequency (Hz) - Задайте номинальную электрическую частоту 60 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Number of pole pairs - Задайте пары полюсов 2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Main winding rotor resistance, Rar' (Ohm) - Задайте сопротивление ротора основной обмотки 3.7080 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Main winding rotor leakage inductance, Llar' (H) - Определить индуктивность утечек ротора основной обмотки 0.0050 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Main winding mutual inductance, Lms (H) - Задайте основную обмотку взаимной индуктивности 0.1595 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Auxiliary/main windings turn ratio - Задайте отношение поворота вспомогательных обмоток к основным 1.1 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Fundamental sample time (s) - Задайте шаг расчета блока 5e-6 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Control sample time (s) - Задайте контрольный шаг расчета 5e-5 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Внешний контур

Speed controller proportional gain - Задайте пропорциональный коэффициент усиления контроллера скорости 1 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Speed controller integral gain - Задайте интегральную составляющую усиления контроллера скорости 10 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Speed controller integral anti-windup gain - Задайте интегральный коэффициент защиты контроллера скорости 1000 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Maximum torque (Nm) - Задайте максимальный крутящий момент 5 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Minimum torque (Nm) - Задайте минимальный крутящий момент -5 (по умолчанию) | скаляром

Rated flux (Wb) - Задайте номинальный поток 0.5 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Внутренний цикл

Control type - Задайте тип элемента управления Hysteresis control (по умолчанию) | PI control

Current hysteresis band (A) - Задайте текущую полосу гистерезиса 0.5 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

A-phase current proportional gain - пропорциональная составляющая тока основной обмотки 1 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

A-phase current integral gain - Интегральный коэффициент тока основной обмотки 500 (по умолчанию)

A-phase current anti-windup gain - Ток основной обмотки, противообмотка усиления 1000 (по умолчанию)

B-phase current proportional gain - пропорциональная составляющая тока вспомогательной обмотки 1 (по умолчанию)

B-phase current integral gain - Интегральный коэффициент тока вспомогательной обмотки 500 (по умолчанию)

B-phase current anti-windup gain - Коэффициент защиты от обмотки тока вспомогательной обмотки 1000 (по умолчанию)

Ссылки

Расширенные возможности

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

См. также

Блоки

Темы

Simscape Electrical документация

Поддержка

`Reference` - Крутящий момент или скорость вращения
скаляр

`iab` - Токи статора
скаляр

`wr` - Угловая скорость ротора
скаляр

`G` - Импульсы инверторного затвора
`0` | `1`

`Visualization` - Внутренние сигналы для визуализации
`Reference` | `Rotor velocity` | `θ` | `iab` | `iabRef` | `TqRef` | `FluxRef`

`Control mode` - Задайте режим управления
`Speed control` (по умолчанию) | `Torque control`

`Rated electrical frequency (Hz)` - Задайте номинальную электрическую частоту
`60` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Number of pole pairs` - Задайте пары полюсов
`2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Main winding rotor resistance, Rar' (Ohm)` - Задайте сопротивление ротора основной обмотки
`3.7080` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Main winding rotor leakage inductance, Llar' (H)` - Определить индуктивность утечек ротора основной обмотки
`0.0050` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Main winding mutual inductance, Lms (H)` - Задайте основную обмотку взаимной индуктивности
`0.1595` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Auxiliary/main windings turn ratio` - Задайте отношение поворота вспомогательных обмоток к основным
`1.1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Fundamental sample time (s)` - Задайте шаг расчета блока
`5e-6` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Control sample time (s)` - Задайте контрольный шаг расчета
`5e-5` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Speed controller proportional gain` - Задайте пропорциональный коэффициент усиления контроллера скорости
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Speed controller integral gain` - Задайте интегральную составляющую усиления контроллера скорости
`10` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Speed controller integral anti-windup gain` - Задайте интегральный коэффициент защиты контроллера скорости
`1000` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum torque (Nm)` - Задайте максимальный крутящий момент
`5` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Minimum torque (Nm)` - Задайте минимальный крутящий момент
`-5` (по умолчанию) | скаляром

`Rated flux (Wb)` - Задайте номинальный поток
`0.5` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Control type` - Задайте тип элемента управления
`Hysteresis control` (по умолчанию) | `PI control`

`Current hysteresis band (A)` - Задайте текущую полосу гистерезиса
`0.5` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`A-phase current proportional gain` - пропорциональная составляющая тока основной обмотки
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`A-phase current integral gain` - Интегральный коэффициент тока основной обмотки
`500` (по умолчанию)

`A-phase current anti-windup gain` - Ток основной обмотки, противообмотка усиления
`1000` (по умолчанию)

`B-phase current proportional gain` - пропорциональная составляющая тока вспомогательной обмотки
`1` (по умолчанию)

`B-phase current integral gain` - Интегральный коэффициент тока вспомогательной обмотки
`500` (по умолчанию)

`B-phase current anti-windup gain` - Коэффициент защиты от обмотки тока вспомогательной обмотки
`1000` (по умолчанию)

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