Регулирование скорости бесщеточного привода с двигателем постоянного тока с помощью основанного на гистерезисе токового контроллера
Этот пример показывает регулирование скорости бесщеточного привода с двигателем постоянного тока (BLDC) с помощью токового контроллера на основе гистерезиса.
Описание
Двигатели BLDC отличаются от коллекторных двигателей постоянного тока тем, что они используют электронную коммутацию (а не механическую) для обеспечения степени обмоток. В своей основной форме бесщеточный двигатель постоянного тока состоит из трапециевидного синхронного двигателя с обратным коэффициентом противо-ЭДС с постоянными магнитами, питаемого трехфазным инвертором. Датчик положения, прикрепленный к ротору, обеспечивает сигналы положения, необходимые для синхронизации токов статора с коэффициентами противо-ЭДС, так что двигатель работает как синхронный двигатель в любое время.
Поскольку коэффициенты противо-ЭДС имеют трапециевидную форму (с плоской площадью 120 степеней), максимальный крутящий момент с самой низкой пульсацией развивается, если токи поддерживаются постоянными в течение временных интервалов, когда коэффициенты противо-ЭДС также постоянны. Это условие подразумевает шестиступенчатую операцию для инвертора, где одновременно проходят только две фазы.
Электрическая модель
Шина постоянного тока, смоделированная идеальным источником постоянного напряжения 310 В, соединяется с трехфазным двухуровневым преобразователем. Этот преобразователь генерирует соответствующие трехфазные напряжения для работы двигателя BLDC мощностью 300 Вт, 4000 об/мин.
Система управления
Основными компонентами системы управления являются:
Регулятор Скорости - Регулятор сравнивает фактическую скорость двигателя с ссылкой скорости. Если двигатель нужно ускорить, регулятор увеличивает ссылку тока величины в порядок, чтобы создать больше крутящего момента. Если скорость двигателя выше ссылка, регулятор уменьшает ссылку тока величины.
Декодер - На основе сигналов датчика Холла, которые обнаруживают положение ротора, декодер выводит три сигнала квадратной волны, которые синхронизируются с коэффициентами противо-ЭДС двигателя.
Основанные на гистерезисе Токовые контроллеры - На основе ссылки токов величины и сигналов, обеспечиваемых декодером, генерируются три ссылки тока и сравниваются с измеренными токами фазы двигателя. Ошибки подаются на управление гистерезисом с регулируемой полосой, чтобы сгенерировать необходимые сигналы управления для трехфазного инвертора. Частота переключения переменна и зависит от значения полосы гистерезиса и динамики схемы статора.
Симуляция
Запустите симуляцию и наблюдайте формы сигналов на блоках Scope. Первоначально двигатель вращается со скоростью 3000 об/мин без нагрузки.
На 0,05 с к мотору прикладывается крутящий момент нагрузки 0,7 Н.м. Система управления увеличивает ток ссылки в порядок для поддержания скорости двигателя на уровне 3000 об/мин.
На 0,1 с ссылка скорости уменьшается до 1500 об/мин. Чтобы соответствовать этой новой точке набора скоростей, система управления создает большой отрицательный крутящий момент. Заметьте уменьшенную частоту токов фазы двигателя.
На 0,15 с к мотору прикладывается крутящий момент отрицательной нагрузки -0,7 Н.м. Теперь двигатель действует как генератор, производящий 68 Вт.
Симуляция в реальном времени
Если у вас есть Simulink Real-Time и цель Speedgoat, можно запустить эту модель в реальном времени.
Откройте окно Configuration Parameters (или нажмите Ctrl + E), нажмите Генерация Кода и установите Системный целевой файл равным
slrealtime.tlc.Подключитесь к целевому объекту и на вкладке Real-Time нажмите Run on Target.
Затем ваша модель будет автоматически построена, развернута и выполнена на цели. В зависимости от целевой потоковой полосы, вам, вероятно, придется уменьшить количество сигналов, переданных в реальном времени от цели к хосту-компьютеру.