Park Transform

Реализуйте abc, чтобы dq0 преобразование

Библиотека:
Simscape / Электрический / Контроль / Математические Преобразования

Описание

Блок Park Transform преобразует компоненты трехфазной системы во временной области в abc исходной системе координат в прямые, квадратурные и нулевые компоненты во вращающейся опорной системе координат. Блок может сохранять активные и реактивные мощности со степенями системы в abc системы координат путем реализации инвариантной версии преобразования Парка. Для сбалансированной системы нулевой компонент равен нулю.

Можно сконфигурировать блок, чтобы выровнять a -ось трехфазной системы по d - или q - оси вращающейся опорной системы координат в момент времени, t = 0. Рисунки показывают направление магнитных осей обмоток статора в abc системы координат и вращающейся dq0 системы координат где:

Ось a и ось q первоначально выровнены.
Ось a и ось d первоначально выровнены.

В обоих случаях угол θ = ω t, где:

θ - угол между a и q осями для выравнивания по оси q или угол между a и d осями для выравнивания по оси d.
ω - скорость вращения опорной системы координат d - q.
t - это время, в s, от начального выравнивания.

Рисунки показывают временную характеристику отдельных компонентов эквивалентных сбалансированных abc и dq0 для:

Выравнивание вектора a -фаза по оси q -is
Выравнивание вектора a -фаза по оси d -is

Уравнения

Блок Park Transform реализует преобразование для a -фазы в q -ось как

$[\begin{matrix} d \\ q \\ 0 \end{matrix}] = \frac{2}{3} [\begin{matrix} sin (θ) & sin (θ - \frac{2 π}{3}) & sin (θ + \frac{2 π}{3}) \\ потому что (θ) & потому что (θ - \frac{2 π}{3}) & потому что (θ + \frac{2 π}{3}) \\ \frac{1}{2} & \frac{1}{2} & \frac{1}{2} \end{matrix}] [\begin{matrix} a \\ b \\ c \end{matrix}],$

где:

a, b и c являются компонентами трехфазной системы в abc исходной системе координат.
d и q являются компонентами двухосевой системы во вращающейся системе координат.
0 - нуль компонента двухосной системы в стационарной системе координат.

Для инвариантного a фазы to q -alignment оси, блок реализует преобразование используя это уравнение:

$[\begin{matrix} d \\ q \\ 0 \end{matrix}] = \sqrt{\frac{2}{3}} [\begin{matrix} sin (θ) & sin (θ - \frac{2 π}{3}) & sin (θ + \frac{2 π}{3}) \\ потому что (θ) & потому что (θ - \frac{2 π}{3}) & потому что (θ + \frac{2 π}{3}) \\ \sqrt{\frac{1}{2}} & \sqrt{\frac{1}{2}} & \sqrt{\frac{1}{2}} \end{matrix}] [\begin{matrix} a \\ b \\ c \end{matrix}] .$

Для выравнивания a -phase to d -ось, блок реализует преобразование используя это уравнение:

$[\begin{matrix} d \\ q \\ 0 \end{matrix}] = \frac{2}{3} [\begin{matrix} потому что (θ) & потому что (θ - \frac{2 π}{3}) & потому что (θ + \frac{2 π}{3}) \\ - sin (θ) & - sin (θ - \frac{2 π}{3}) & - sin (θ + \frac{2 π}{3}) \\ \frac{1}{2} & \frac{1}{2} & \frac{1}{2} \end{matrix}] [\begin{matrix} a \\ b \\ c \end{matrix}] .$

Блок реализует выравнивание по оси a -phase to d как

$[\begin{matrix} d \\ q \\ 0 \end{matrix}] = \sqrt{\frac{2}{3}} [\begin{matrix} потому что (θ) & потому что (θ - \frac{2 π}{3}) & потому что (θ + \frac{2 π}{3}) \\ - sin (θ) & - sin (θ - \frac{2 π}{3}) & - sin (θ + \frac{2 π}{3}) \\ \sqrt{\frac{1}{2}} & \sqrt{\frac{1}{2}} & \sqrt{\frac{1}{2}} \end{matrix}] [\begin{matrix} a \\ b \\ c \end{matrix}] .$

Порты

Вход

расширить все

`abc` - a -, b - и c - компоненты фазы
вектор

Компоненты трехфазной системы в abc системы координат.

Типы данных: single | double

`_θabc` - Угол поворота
скалярное | в радианах

Угловое положение вращающейся опорной системы координат. Значение этого параметра равно полярному расстоянию от вектора фазы в abc системы координат до первоначально выровненной оси dq0 системы координат.

Типы данных: single | double

Выход

расширить все

`dq0` - d - q ось и ноль компонентов
вектор

Компоненты прямой и квадратурной осей и нуля компонент системы во вращающейся системе координат.

Типы данных: single | double

Параметры

расширить все

`Power Invariant` - Преобразование инвариантной степени
off (по умолчанию) | on

Опция сохранения активной и реактивной степени abc опорной системы координат.

`Phase-a axis alignment` - dq0 выравнивание опорной системы координат
`Q-axis` (по умолчанию) | `D-axis`

Выровняйте вектор a-фазы abc опорной системы координат по d - или q - оси вращающейся опорной системы координат.

Примеры моделей

Электрический Engine Dyno

Моделируйте электрический тест транспортного средства динамометра. Тестовое окружение содержит асинхронную машину (ASM) и внутреннюю синхронную машину с постоянными магнитами (IPMSM), соединенную друг с другом через механический вал. Обе машины питаются от высоковольтных батарей через управляемые трехфазные преобразователи. АСМ мощностью 164 кВт создает крутящий момент нагрузки. 35 кВт IPMSM является тестируемой электрической машиной. Тестируемая машина управления (IPMSM) управляет крутящим моментом IPMSM. Контроллер включает в себя многоскоростную основанную на ПИ структуру управления. Скорость регулирования крутящего момента без разомкнутого контура медленнее, чем скорость управления током с обратной связью. Планирование задач для контроллера реализовано как конечный автомат Stateflow ®. Подсистема Control Load Machine (ASM) использует одну скорость для управления скоростью ASM. Подсистема визуализации содержит возможности, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Energy Balance in a 48V Starter
Generator

Энергетический баланс в генераторе 48V Starter

Синхронная машина с внутренними постоянными магнитами (IPMSM), используемая в качестве стартера/генератора в упрощенной 48V автомобильной системе. Система содержит 48V электрическую сеть и 12V электрическую сеть. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) представлен основными механическими блоками. IPMSM работает как двигатель до тех пор, пока ICE не достигнет скорости холостого хода, а затем работает как генератор. IPMSM подает степень на 48V сеть, которая содержит R3 потребителя степени. Сеть 48V обеспечивает степень 12V сети, которая имеет двух потребителей: R1 и R2. Общее время симуляции (t) составляет 0,5 секунды. На t = 0,05 секунде включается ICE. На t = 0,1 секунде R3 включается. На t = 0,3 секунде R2 включается и увеличивает нагрузку на 12V электрическую сеть. EM Контроллера подсистема включает в себя многоскоростной PI- структуры каскадного регулирования, который имеет внешний контур управления напряжением и два внутренних контура управления током. Планирование задач в Подсистеме управления реализовано как конечный автомат Stateflow ®. Подсистема Контроллера DCDC реализует простое ПИ-контроллер для Понижающего конвертера DC-DC, которая питает 12V сеть. Подсистема Возможностей содержит возможности, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Управление крутящим моментом HESM

Управляйте крутящим моментом в тяговом приводе с синхронной машиной гибридного возбуждения (HESM). Постоянные магниты и обмотка возбуждения возбуждают HESM. Высоковольтная батарея подает SM через управляемый трехфазный преобразователь для обмоток статора и через управляемый четырехквадрантный измельчитель для обмотки ротора. Идеальный источник скорости вращения обеспечивает нагрузку. Подсистема управления использует разомкнутый подход для управления крутящим моментом и замкнутый подход для управления током. В каждый момент выборки запрос крутящего момента преобразуется в соответствующие ссылки на токи. Текущее управление основано на ПИ. В симуляции используется несколько шагов крутящего момента как в режиме двигателя, так и в режиме генератора. Подсистема визуализации содержит возможности, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Управление скоростью HESM

Управляйте скоростью вращения ротора в тяговом приводе с синхронной машиной гибридного возбуждения (HESM). Постоянные магниты и обмотка возбуждения возбуждают HESM. Высоковольтная батарея питает HESM через управляемый трехфазный преобразователь для обмоток статора и через управляемый четырехквадрантный измельчитель для обмотки ротора. Идеальный источник крутящего момента обеспечивает нагрузку. Подсистема управления включает многоскоростную основанную на ПИ структуру каскадного регулирования. Структура управления имеет внешний цикл управления угловой скоростью и три внутренних контура управления током. Подсистема визуализации содержит возможности, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Стабилизация напряжения IPMSG

Управляйте системой генератора низкого напряжения для гибридного электрического транспортного средства (HEV) на базе синхронного генератора постоянных магнитов (IPMSG). Подсистема управления включает в себя многоскоростную основанную на ПИ структуру каскадного регулирования, которая имеет внешний контур управления напряжением и два внутренних контура управления током. Планирование задач в Подсистеме управления реализовано как конечный автомат Stateflow ®. Подсистема Возможностей содержит возможности, которые позволяют вам видеть результаты симуляции. Идеальный источник скорости вращения, который представляет двигатель внутреннего сгорания, управляет IPMSG. IPMSG подает низковольтную степень на нагрузки R1 и R2. На t = 0,4 секунде переключатель закрывается, увеличивая нагрузку.

Управление крутящим моментом IPMSM в параллельном HEV

Упрощённое параллельное гибридное электрическое транспортное средство (HEV). Синхронная машина с внутренними постоянными магнитами (IPMSM) и двигатель внутреннего сгорания (ICE) обеспечивают движение транспортного средства. IPMSM работает как в моторном, так и в генерирующем режимах. Коробка передач транспортного средства и дифференциал реализованы с помощью модели редукции с фиксированным отношением. Подсистема Контроллер преобразует входы драйвера в команды крутящего момента. Стратегия управления транспортным средством реализована как конечный автомат Stateflow ®. Подсистема Контроллер управляет крутящим моментом двигателя внутреннего сгорания. Подсистема контроллера привода управляет крутящим моментом IPMSM. Подсистема Возможностей содержит возможности, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Управление крутящим моментом IPMSM в последовательном HEV

Синхронная машина с внутренними постоянными магнитами (IPMSM), двигающая гибридное электрическое транспортное средство (HEV) упрощенной серии. Идеальный преобразователь DCDC, подключенный к высоковольтной батарее, питает IPMSM через управляемый трехфазный преобразователь. Генератор, приводимый в действие двигателем внутреннего сгорания, заряжает высоковольтную батарею. Коробка передач транспортного средства и дифференциал реализованы с помощью модели редукции с фиксированным отношением. Подсистема контроллера транспортного средства преобразует входы драйвера в соответствующие команды для IPMSM и генератора. Подсистема контроллера привода управляет крутящим моментом IPMSM. Контроллер включает в себя многоскоростную основанную на ПИ структуру управления. Скорость регулирования крутящего момента без разомкнутого контура медленнее, чем скорость управления током с обратной связью. Планирование задач для контроллера реализовано как конечный автомат Stateflow ®. Подсистема Возможностей содержит возможности, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

IPMSM Torque
Control in a Series-Parallel HEV

Управление крутящим моментом IPMSM в последовательно-параллельном HEV

Упрощённое последовательно-параллельное гибридное электрическое транспортное средство (HEV). Синхронная машина с внутренними постоянными магнитами (IPMSM) и двигатель внутреннего сгорания (ICE) обеспечивают движение транспортного средства. ICE также использует электрогенератор, чтобы подзарядить высоковольтный аккумулятор во время вождения. Коробка передач транспортного средства и дифференциал реализованы с помощью модели редукции с фиксированным отношением. Подсистема Контроллер преобразует входы драйвера в команды крутящего момента. Стратегия управления транспортным средством реализована как конечный автомат Stateflow ®. Подсистема Контроллер управляет крутящим моментом двигателя внутреннего сгорания. Подсистема Контроллера Генератора управляет крутящим моментом электрогенератора. Подсистема контроллера привода управляет крутящим моментом IPMSM. Подсистема Возможностей содержит возможности, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

IPMSM Torque Control in an
Axle-Drive HEV

Управление крутящим моментом IPMSM в осевом приводе HEV

Синхронная машина с внутренними постоянными магнитами (IPMSM), двигающая упрощенный электропривод с транспортным средством. Высоковольтная батарея питает IPMSM через управляемый трехфазный преобразователь. IPMSM работает как в моторном, так и в генерирующем режимах. Коробка передач транспортного средства и дифференциал реализованы с помощью модели редукции с фиксированным отношением. Подсистема Контроллера Транспортного средства преобразует входы драйвера в соответствующую команду крутящего момента. Подсистема контроллера привода управляет крутящим моментом IPMSM. Контроллер включает в себя многоскоростную основанную на ПИ структуру управления. Скорость регулирования крутящего момента без разомкнутого контура медленнее, чем скорость управления током с обратной связью. Планирование задач для контроллера реализовано как конечный автомат Stateflow ®. Подсистема Возможностей содержит возможности, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Управление скоростью IPMSM

Управление скоростью вращения ротора во внутреннем тяговом приводе с синхронной машиной на постоянных магнитах (IPMSM). Высоковольтная батарея питает IPMSM через управляемый трехфазный преобразователь. IPMSM работает как в моторном, так и в генерирующем режимах в соответствии с нагрузкой. Идеальный источник крутящего момента обеспечивает нагрузку. Подсистема Возможностей содержит возможности, которые позволяют вам видеть результаты симуляции. Подсистема управления включает в себя многоскоростную основанную на ПИ структуру каскадного регулирования, которая имеет внешний цикл управления угловой скоростью и двумя внутренними контурами управления током. Планирование задач в Подсистеме управления реализовано как конечный автомат Stateflow ®. Во время симуляции за одну секунду уставка по скорости вращения составляет 0 об/мин, 500 об/мин, 2000 об/мин и затем 3000 об/мин. Выше 1630 об/мин IPMSM входит в режим ослабления поля.

Управление крутящим моментом SM

Управляйте крутящим моментом в тяговом приводе с синхронной машиной (SM). Высоковольтная батарея подает SM через управляемый трехфазный преобразователь для обмоток статора и управляемый четырехквадрантный измельчитель для обмотки ротора. Идеальный источник скорости вращения обеспечивает нагрузку. Подсистема управления использует разомкнутый подход для управления крутящим моментом и замкнутый подход для управления током. В каждый момент выборки запрос крутящего момента преобразуется в соответствующие ссылки на токи. Текущее управление основано на ПИ. В симуляции используется несколько шагов крутящего момента как в режиме двигателя, так и в режиме генератора. Планирование задач реализовано как конечный автомат Stateflow ®. Подсистема визуализации содержит возможности, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Управление скоростью SM

Управляйте скоростью вращения ротора в тяговом приводе с синхронной машиной (SM). Высоковольтная батарея подает SM через управляемый трехфазный преобразователь для обмоток статора и управляемый четырехквадрантный измельчитель для обмотки ротора. Идеальный источник крутящего момента обеспечивает нагрузку. Подсистема управления включает в себя многоскоростную основанную на ПИ структуру каскадного регулирования, которая имеет внешний цикл управления угловой скоростью и тремя внутренними контурами управления током. Планирование задач в Подсистеме управления реализовано как конечный автомат Stateflow ®. Подсистема визуализации содержит возможности, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Switched Reluctance Machine Speed
Control

Управление скоростью переключаемой реактивной машины

Управляйте скоростью ротора в электроприводе на базе переключаемой реактивной машины (SRM). Источник постоянного напряжения питает SRM через управляемый трехплечий мост. Углы включения и выключения конвертера поддерживаются постоянными.

Synchronous Reluctance
Machine Velocity Control

Управление скоростью синхронной реактивной машины

Управляйте скоростью вращения ротора в электроприводе на основе синхронной реактивной машины (SynRM). Высоковольтный аккумулятор питает SynRM через управляемый трехфазный преобразователь. Идеальный источник крутящего момента обеспечивает нагрузку. Подсистема управления включает многоскоростную основанную на ПИ структуру каскадного регулирования. Структура управления имеет внешний цикл управления угловой скоростью и два внутренних контура управления током. Подсистема визуализации содержит возможности, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Three-Phase
Asynchronous Drive with Sensor Control

Трехфазный асинхронный привод с управлением датчиком

Управление и анализ операции асинхронной машины (ASM) с помощью векторного управления датчиком ротора. Модель показывает основную электрическую цепь с тремя дополнительными подсистемами, содержащими элементы управления, измерения и возможностей. Подсистема Controls содержит два контроллера: один для Grid-Side Converter (AC/DC) и один для Machine-Side Converter (DC/AC). Подсистема Возможностей содержит две временные возможности: один для Grid-Side Converter и один для ASM. Когда модель выполняется, открывается Анализатор Спектра, который отображает частотные данные для Тока Питания A-Фазы.

Three-Phase Asynchronous Drive with Sensorless Control

Трехфазный асинхронный привод с бездатчиковым управлением

Управление и анализ операции асинхронной машины (ASM) с помощью бездатчикового управления полем ротора. Модель показывает основную электрическую цепь с тремя дополнительными подсистемами, содержащими элементы управления, измерения и возможностей. Подсистема Controls содержит два контроллера: один для Grid-Side Converter (AC/DC) и один для Machine-Side Converter (DC/AC). Подсистема Возможностей содержит две временные возможности: один для Grid-Side Converter и один для ASM. Когда модель выполняется, открывается Анализатор Спектра, который отображает частотные данные для Тока Питания A-Фазы.

Трехфазный привод PMSM

Синхронная машина с постоянными магнитами (PMSM) в строениях с обмоткой «звездой» и «дельта-обмоткой» и инвертор для использования в типичном гибридном транспортном средстве. Инвертор соединяется непосредственно с аккумулятором транспортного средства, но можно также реализовать промежуточный этап преобразователя постоянного тока. Можно использовать эту модель для разработки контроллера PMSM, выбрав архитектуру и усиления, чтобы достичь желаемой эффективности. Чтобы проверить время включения и выключения IGBT, можно заменить устройства IGBT на более подробный блок N-канала IGBT. Для полного моделирования транспортного средства можно использовать блок Motor & Drive (Уровень Системы), чтобы абстрагировать PMSM, инвертор и контроллер с энергетической моделью. Резистор Gmin обеспечивает очень маленькую проводимость к земле, которая улучшает числовые свойства модели при использовании решателя с переменным шагом.

Ссылки

[1] Краузе, П., О. Васинчук, С. Д. Судхофф и С. Пекарек. Анализ электрических машин и приводных систем. Piscatawy, NJ: Wiley-IEEE Press, 2013.

Расширенные возможности

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

См. также

Блоки

Clarke to Park Angle Transform | Clarke Transform | Inverse Clarke Transform | Inverse Park Transform | Park to Clarke Angle Transform

Введенный в R2017b

Документация

Park Transform