Mapped Motor

Картографический двигатель и электроника привода, работающая в режиме управления крутящим моментом

Библиотека:
Блоксет силовых агрегатов/Двигатели/Электродвигатели и инверторы
Динамика автомобиля Blockset/Powertrain/Propulsion

Описание

Блок Mapped Motor реализует отображенный двигатель и приводную электронику, работающую в режиме управления крутящим моментом. Выходной крутящий момент отслеживает ссылку крутящего момента и включает в себя постоянную времени отклика двигателя и отклика привода. Используйте блок для быстрых симуляций уровня системы, когда вы не знаете подробных параметров двигателя, например, для исследований мощности двигателя и компромисса крутящего момента. Блок принимает, что колебания скорости из-за механической нагрузки не влияют на отслеживание крутящего момента двигателя.

Можно задать:

Строение порта - Входной крутящий момент или скорость.
Электрический крутящий момент области значений - огибающая скорости крутящего момента или максимальная мощность и крутящий момент мотора.
Электрические потери - Одна рабочая точка, измеренная эффективность или измеренные потери. Если у вас есть основанные на модели Toolbox™ калибровки, можно виртуально калибровать измеренные таблицы потерь.

Электрический крутящий момент

Чтобы задать область значений крутящего момента и скорости, которые позволяет блок, на вкладке Electrical Torque, для Parametrized by, выберите одну из этих опций.

Настройка	Реализация блока
`Tabulated torque-speed envelope`	Область значений, заданный как набор точек данных скорости и соответствующих значений максимального крутящего момента.
`Maximum torque and power`	Область значений, заданный с максимальным крутящим моментом и максимальной степенью.

Для любого метода блок реализует огибающую, подобную этому.

Электрические потери

Чтобы задать электрические потери, на вкладке Electrical Losses, для Parameterize losses by, выберите одну из следующих опций.

Настройка	Реализация блока
`Single efficiency measurement`	Сумма этих членов, измеренная в одной точке измерения: Фиксированные потери независимо от крутящего момента и скорости, P 0. Используйте _P 0 для расчета фиксированных потерь конвертера. Зависящие от крутящего момента электрические потери k τ², где k является постоянной, а τ является крутящим моментом. Представляет омические потери в медных обмотках. Зависящие от скорости электрические потери k w ω², где k w - константа, а ω - скорость. Представляет потери в железе из-за токов Фуко.
`Tabulated loss data`	Интерполяционная таблица потерь, которая является функцией скоростей двигателя и крутящих моментов нагрузки. Если у вас есть Model-Based Calibration Toolbox, щелкните Calibrate Maps, чтобы виртуально калибровать интерполяционные таблицы 2D с помощью измеренных данных.
`Tabulated loss data with temperature`	Интерполяционная таблица потерь, которая является функцией скоростей двигателя, крутящих моментов нагрузки и рабочей температуры. Если у вас есть Model-Based Calibration Toolbox, щелкните Calibrate Maps, чтобы виртуально калибровать интерполяционные таблицы 3D с помощью измеренных данных.
`Tabulated efficiency data`	2D эффективность интерполяционную таблицу, которая является функцией скоростей и крутящих моментов нагрузки двигателя: Преобразует значения эффективность, которые вы обеспечиваете, в потери и использует табличные потери для симуляции. Игнорирует значения эффективность, которые вы обеспечиваете для нулевой скорости или нулевого крутящего момента. Потери приняты нулем, когда крутящий момент или скорость равны нулю. Использует линейную интерполяцию для определения потерь. Предоставьте табличные данные для низких скоростей и низких крутящих моментов, по мере необходимости, чтобы получить требуемый уровень точности для более низких условий степени. Не экстраполирует значения потерь для величин скорости и крутящего момента, которые превышают область значений таблицы.
`Tabulated efficiency data with temperature`	3D эффективность интерполяционную таблицу, которая является функцией скоростей, крутящих моментов нагрузки и рабочей температуры мотора: Преобразует значения эффективность, которые вы обеспечиваете, в потери и использует табличные потери для симуляции. Игнорирует значения эффективность, которые вы обеспечиваете для нулевой скорости или нулевого крутящего момента. Потери приняты нулем, когда крутящий момент или скорость равны нулю. Использует линейную интерполяцию для определения потерь. Предоставьте табличные данные для низких скоростей и низких крутящих моментов, по мере необходимости, чтобы получить требуемый уровень точности для более низких условий степени. Не экстраполирует значения потерь для скорости, крутящего момента или величин температуры, которые превышают область значений таблицы.

Для наилучшей практики используйте Tabulated loss data вместо Tabulated efficiency data:

Эффективность становится плохо заданным для нулевой скорости или нулевого крутящего момента.
Вы можете принять во внимание фиксированные потери, которые все еще присутствуют для нулевой скорости или крутящего момента.

Примечание

Из-за потерь системы двигатель может потреблять ток, когда крутящий момент двигателя равен нулю.

Виртуальная калибровка

Если у вас есть Model-Based Calibration Toolbox, можно виртуально калибровать интерполяционные таблицы измеренных потерь.

На вкладке Electrical Losses установите Parameterize losses by значение:
- Tabulated loss data
- Tabulated loss data with temperature
Нажмите Calibrate Maps.

Диалоговое окно проходит через эти задачи.

Задача

Описание

Импорт данных о потерях

Импортируйте эти данные о потерях из файла. Для примера откройте <matlabroot>/ toolbox/autoblks/autoblksshared/mbctemplates/MappedMotorDataset.xlsx.

Для получения дополнительной информации смотрите Использование данного (Model-Based Calibration Toolbox).

Parameterize losses by	Необходимые данные
`Tabulated loss data`	Скорость двигателя, рад/с Крутящий момент двигателя, Н· м Потери степени, Вт
`Tabulated loss data with temperature`	Скорость двигателя, рад/с Крутящий момент двигателя, Н· м Температура двигателя, К Потери степени, Вт

Сбор данных о двигателе в установившихся рабочих условиях. Данные должны охватывать частоту вращения, крутящий момент и температурную область значений.

Чтобы фильтровать или редактировать данные, выберите Edit in Application. Откроется окно Model-Based Calibration Toolbox Data Editor.

Сгенерируйте модели отклика

Model-Based Calibration Toolbox использует планы тестирования, чтобы подгонять данные к гауссовским моделям процесса (GPM).

Чтобы оценить или настроить подгонку модели отклика, выберите Edit in Application. Откроется браузер модели на основе модели (Model-Based Calibration Toolbox Model Browser). Для получения дополнительной информации смотрите Оценку модели ( Model-Based Calibration Toolbox).

Сгенерируйте калибровку

Model-Based Calibration Toolbox калибрует модели отклика и генерирует калиброванные таблицы.

Чтобы оценить или настроить калибровку, выберите Edit in Application. Откроется браузер CAGE на основе модели (Model-Based Calibration Toolbox CAGE). Для получения дополнительной информации см. Раздел «Интерполяционные таблицы калибровки» (Model-Based Calibration Toolbox).

Обновление параметров блоков

Обновите эти параметры с помощью калибровки.

Parameterize losses by	Параметры
`Tabulated loss data`	Vector of speeds(w) for tabulated losses, w_eff_bp Vector of torques (T) for tabulated losses, T_eff_bp Corresponding losses, losses_table
`Tabulated loss data with temperature`	Vector of speeds(w) for tabulated losses, w_eff_bp Vector of torques (T) for tabulated losses, T_eff_bp Vector of temperatures for tabulated losses, Temp_eff_bp Corresponding losses, losses_table_3d

Ток батареи

Блок вычисляет ток батареи, используя механическую степень, потери степени и напряжение батареи. Положительный ток указывает на разряд батареи. Отрицательный ток указывает на заряд батареи.

$B a t t A m p = \frac{M e c h P w r + P w r L o s s}{B a t t V o l t}$

В уравнении используются эти переменные.

BattVolt	Напряжение батареи
MechPwr	Механическая степень
PwrLoss	Потеря степени
BattCurr	Ток батареи

Учет степени

Для учета степени, блок реализует эти уравнения.

Сигнал шины			Описание	Переменная	Уравнения
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd` Положительные сигналы указывают на поток степени в блок. Отрицательные сигналы указывают на течение степени из блока.	`PwrMtr`	Механическая степень	_Pmot	$P_{m o t} = ω_{m} T_{e}$
		`PwrBus`	Электрическая степень	_Pbus	$P_{b u s} = P_{m o t} + P_{l o s s}$
	`PwrNotTrnsfrd` Отрицательные сигналы указывают на потерю степени.	`PwrLoss`	Степени мотора	_Ploss	$P_{s t o r e d} = ω_{m} {\dot{ω}}_{m} J$
	`PwrStored` Положительные сигналы указывают на усиление степени.	`PwrStoredShft`	Степень двигателя сохранена	_Pstr	$P_{l o s s} = - (P_{m o t} + P_{l o s s} - P_{s t o r e d})$

В уравнениях используются эти переменные.

_Te	Крутящий момент на выходе валу мотора
ω	Скорость вала мотора
J	Инерция двигателя

Порты

Вход

расширить все

`BattVolt` - Напряжение батареи
`scalar`

Напряжение батареи, BattVolt, в В.

`TrqCmd` - Командный крутящий момент двигателя
`scalar`

Командированный крутящий момент двигателя, _Trqcmd, в Н· м.

Зависимости

Чтобы создать этот входной порт, для Port configuration выберите Torque.

`MtrSpd` - Скорость выходного вала мотора
`scalar`

Скорость вала мотора, _Mtrspd, в рад/с.

Зависимости

Чтобы создать этот входной порт, для Port configuration выберите Speed.

Выход

расширить все

`Info` - Сигнал шины
автобус

Сигнал шины содержит эти вычисления блоков.

Сигнал			Описание	Модули
`MechPwr`			Механическая степень	рад
`PwrLoss`			Внутренние инвертор и потери степени мотора	Н· м
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd`	`PwrMtr`	Механическая степень	W
	`PwrTrnsfrd`	`PwrBus`	Электрическая степень	W
	`PwrNotTrnsfrd`	`PwrLoss`	Степени мотора	W
	`PwrStored`	`PwrStoredShft`	Степень двигателя сохранена	W

`BattCurr` - Ток батареи
`scalar`

Потребляемый или потребляемый ток батареи, _Ibatt, в А.

`MtrTrq` - Крутящий момент двигателя
`scalar`

Крутящий момент выходного вала мотора, _Mtrtrq, в Н· м.

`MtrSpd` - Скорость вала мотора
`scalar`

Скорость вала мотора, _Mtrspd, в рад/с.

Зависимости

Чтобы создать этот выходной порт, для Port configuration выберите Torque.

Параметры

расширить все

Опции блока

`Port configuration` - Выбор строения порта
`Torque` (по умолчанию) | `Speed`

В этой таблице представлены строения портов.

Строение порта	Создает порты
`Torque`	Форпост- `MtrSpd`
`Speed`	Входные `MtrSpd`

`Calibrate Maps` - Калибровка таблиц с измеренными данными
`selection`

Если у вас есть Model-Based Calibration Toolbox, можно виртуально калибровать интерполяционные таблицы измеренных потерь.

На вкладке Electrical Losses установите Parameterize losses by значение:
- Tabulated loss data
- Tabulated loss data with temperature
Нажмите Calibrate Maps.

Диалоговое окно проходит через эти задачи.

Задача

Описание

Импорт данных о потерях

Для получения дополнительной информации смотрите Использование данного (Model-Based Calibration Toolbox).

Parameterize losses by	Необходимые данные
`Tabulated loss data`	Скорость двигателя, рад/с Крутящий момент двигателя, Н· м Потери степени, Вт
`Tabulated loss data with temperature`	Скорость двигателя, рад/с Крутящий момент двигателя, Н· м Температура двигателя, К Потери степени, Вт

Чтобы фильтровать или редактировать данные, выберите Edit in Application. Откроется окно Model-Based Calibration Toolbox Data Editor.

Сгенерируйте модели отклика

Model-Based Calibration Toolbox использует планы тестирования, чтобы подгонять данные к гауссовским моделям процесса (GPM).

Сгенерируйте калибровку

Model-Based Calibration Toolbox калибрует модели отклика и генерирует калиброванные таблицы.

Обновление параметров блоков

Обновите эти параметры с помощью калибровки.

Parameterize losses by	Параметры
`Tabulated loss data`	Vector of speeds(w) for tabulated losses, w_eff_bp Vector of torques (T) for tabulated losses, T_eff_bp Corresponding losses, losses_table
`Tabulated loss data with temperature`	Vector of speeds(w) for tabulated losses, w_eff_bp Vector of torques (T) for tabulated losses, T_eff_bp Vector of temperatures for tabulated losses, Temp_eff_bp Corresponding losses, losses_table_3d

Электрический крутящий момент

`Parameterized by` - Выбор типа
`Tabulated torque-speed envelope` (по умолчанию) | `Maximum torque and power`

Настройка	Реализация блока
`Tabulated torque-speed envelope`	Область значений, заданный как набор точек данных скорости и соответствующих значений максимального крутящего момента.
`Maximum torque and power`	Область значений, заданный с максимальным крутящим моментом и максимальной степенью.

Для любого метода блок реализует огибающую, подобную этому.

`Vector of rotational speeds, w_t` - Скорости вращения
`[0 375 750 800]` (по умолчанию) | `vector`

Скорости вращения для допустимой установившейся операции, в рад/с. Чтобы избежать плохой эффективности из-за бесконечного наклона в кривой крутящий момент-скорость, задайте вектор скоростей вращения, который не содержит повторяющихся последовательных значений.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, для параметра Parameterized by выберите Tabulated torque-speed envelope.

`Vector of maximum torque values, T_t` - Крутящий момент
`[0.09 0.08 0.07 0]` (по умолчанию) | `vector`

Максимальные значения крутящего момента для допустимого установившегося состояния, в Н· м.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, для параметра Parameterized by выберите Tabulated torque-speed envelope.

`Maximum torque, torque_max` - Крутящий момент
`.1` (по умолчанию) | `scalar`

Максимальный допустимый крутящий момент двигателя, в Н· м.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, для параметра Parameterized by выберите Maximum torque and power.

`Maximum power, power_max` - Степень
`30` (по умолчанию) | `scalar`

Максимально допустимая степень двигателя, в W.

Зависимости

Чтобы создать этот параметр, для параметра Parameterized by выберите Maximum torque and power.

`Torque control time constant, Tc` - Постоянная времени
`0.02` (по умолчанию) | `scalar`

Постоянная времени, с которой драйвер двигателя отслеживает крутящий момент, в с.

Электрические потери

`Parameterize losses by` - Выбор типа
`Single efficiency measurement` (по умолчанию) | `Tabulated loss data` | `Tabulated efficiency data`

Настройка	Реализация блока
`Single efficiency measurement`	Сумма этих членов, измеренная в одной точке измерения: Фиксированные потери независимо от крутящего момента и скорости, P 0. Используйте _P 0 для расчета фиксированных потерь конвертера. Зависящие от крутящего момента электрические потери k τ², где k является постоянной, а τ является крутящим моментом. Представляет омические потери в медных обмотках. Зависящие от скорости электрические потери k w ω², где k w - константа, а ω - скорость. Представляет потери в железе из-за токов Фуко.
`Tabulated loss data`	Интерполяционная таблица потерь, которая является функцией скоростей двигателя и крутящих моментов нагрузки. Если у вас есть Model-Based Calibration Toolbox, щелкните Calibrate Maps, чтобы виртуально калибровать интерполяционные таблицы 2D с помощью измеренных данных.
`Tabulated loss data with temperature`	Интерполяционная таблица потерь, которая является функцией скоростей двигателя, крутящих моментов нагрузки и рабочей температуры. Если у вас есть Model-Based Calibration Toolbox, щелкните Calibrate Maps, чтобы виртуально калибровать интерполяционные таблицы 3D с помощью измеренных данных.
`Tabulated efficiency data`	2D эффективность интерполяционную таблицу, которая является функцией скоростей и крутящих моментов нагрузки двигателя: Преобразует значения эффективность, которые вы обеспечиваете, в потери и использует табличные потери для симуляции. Игнорирует значения эффективность, которые вы обеспечиваете для нулевой скорости или нулевого крутящего момента. Потери приняты нулем, когда крутящий момент или скорость равны нулю. Использует линейную интерполяцию для определения потерь. Предоставьте табличные данные для низких скоростей и низких крутящих моментов, по мере необходимости, чтобы получить требуемый уровень точности для более низких условий степени. Не экстраполирует значения потерь для величин скорости и крутящего момента, которые превышают область значений таблицы.
`Tabulated efficiency data with temperature`	3D эффективность интерполяционную таблицу, которая является функцией скоростей, крутящих моментов нагрузки и рабочей температуры мотора: Преобразует значения эффективность, которые вы обеспечиваете, в потери и использует табличные потери для симуляции. Игнорирует значения эффективность, которые вы обеспечиваете для нулевой скорости или нулевого крутящего момента. Потери приняты нулем, когда крутящий момент или скорость равны нулю. Использует линейную интерполяцию для определения потерь. Предоставьте табличные данные для низких скоростей и низких крутящих моментов, по мере необходимости, чтобы получить требуемый уровень точности для более низких условий степени. Не экстраполирует значения потерь для скорости, крутящего момента или величин температуры, которые превышают область значений таблицы.

Для наилучшей практики используйте Tabulated loss data вместо Tabulated efficiency data:

Эффективность становится плохо заданным для нулевой скорости или нулевого крутящего момента.
Вы можете принять во внимание фиксированные потери, которые все еще присутствуют для нулевой скорости или крутящего момента.

Примечание

Из-за потерь системы двигатель может потреблять ток, когда крутящий момент двигателя равен нулю.

`Motor and drive overall efficiency, eff` - Эффективность
`100` (по умолчанию) | `scalar`

Блок определяет общую эффективность как:

$η = 100 \frac{τ_{0} ω_{0}}{τ_{0} ω_{0} + P_{0} + k τ_{0}^{2} + k_{w} ω_{0}^{2}}$

В уравнении используются эти переменные.

_τ0	Крутящий момент, при котором измеряется эффективность
_ω0	Скорость, с которой измеряется эффективность
_P0	Фиксированные потери независимо от крутящего момента или скорости
$k τ_{0}^{2}$	Зависящие от крутящего момента электрические потери
_kw²	Зависящие от скорости потери в железе

При инициализации блок решает уравнение эффективности для k. Блок пренебрегает потерями, связанными с демпфированием ротора.