Flux Observer

Вычислите электрическое положение, магнитный поток и электрический крутящий момент ротора

Библиотека:
Motor Control Blockset / Средства оценки Sensorless

Описание

Блок Flux Observer вычисляет электрическое положение, магнитный поток и электрический крутящий момент PMSM или асинхронного двигателя при помощи на модульное напряжение и текущие значения вдоль α- и β - оси в стационарной системе координат αβ.

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 ротор электрическое положение, 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 $V_{β}$ ось α- и напряжения оси β- (Вольты).
$I_{α}$ и $I_{β}$ ось α- и ось β-, текущая (Амперы).
$R$ сопротивление статора двигателя (Омы).
$L_{s}$ индуктивность статора двигателя (Генри).
$L_{r}$ индуктивность ротора двигателя (Генри).
$L_{m}$ индуктивность намагничивания двигателя (Генри).
$σ$ общий фактор утечки асинхронного двигателя.
$P$ количество моторных пар полюса.
$ψ$ магнитный поток ротора (Вебер).
$ψ_{α}$ и $ψ_{β}$ магнитные потоки ротора вдоль α- и осей β- (Вебер).
$T_{e}$ электрический крутящий момент ротора (Nm).
$θ_{e}$ электрическое положение ротора (Радианы).

Порты

Входной параметр

развернуть все

`_Vα` — напряжение оси α-
скаляр

Компонент напряжения вдоль α - ось в стационарной системе координат αβ.

Типы данных: single | double | fixed point

`_Vβ` — напряжение оси β-
скаляр

Компонент напряжения вдоль β - ось в стационарной системе координат αβ.

Типы данных: single | double | fixed point

`_Iα` — текущая ось α-
скаляр

Текущий вдоль α - ось в стационарной системе координат αβ.

Типы данных: single | double | fixed point

`_Iβ` — текущая ось β-
скаляр

Текущий вдоль β - ось в стационарной системе координат αβ.

Типы данных: single | double | fixed point

`Rst` — Блок Reset
скаляр

Импульс (истинное значение), которое сбрасывает алгоритм блока.

Типы данных: single | double | fixed point

Вывод

развернуть все

`_θe` — Электрическое положение двигателя
скаляр

Электрическое положение ротора, как оценено блоком.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Block output на Position.

Типы данных: single | double | fixed point

— Поток ротора двигателя
скаляр

Магнитный поток ротора, как оценено блоком.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Block output на Flux.

Типы данных: single | double | fixed point

`_Te` — Электрический крутящий момент двигателя
скаляр

Электрический крутящий момент ротора, как оценено блоком.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Block output на Torque.

Типы данных: single | double | fixed point

Параметры

развернуть все

Параметры двигателя

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

Выберите тип двигателя, который поддерживает блок.

`Input units` — Единица напряжения и текущих входных параметров
`SI unit` (значение по умолчанию) | `Per-unit`

Выберите модуль α и β - напряжение осей и текущие входные значения.

`Block output` — Выберите выходные параметры, которые должен вычислить блок
`Position` (значение по умолчанию) | `Flux` | `Torque`

Выберите одно или несколько количеств, что блок должен вычислить и отобразить в блоке вывод.

Примечание

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

`Pole pairs` — Количество пар полюса, доступных в двигателе
4 (значение по умолчанию) | скаляр

Количество пар полюса, доступных в двигателе.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Block output на Torque.

`Stator resistance (ohm)` — Сопротивление обмотки статора
0.36 (значение по умолчанию) | скаляр

Сопротивление обмотки фазы Stator двигателя в Омах.

`Stator d-axis inductance (H)` — Статор извилистая индуктивность вдоль d - ось
`0.2e-3` (значение по умолчанию) | скаляр

Статор извилистая индуктивность двигателя вдоль d - ось в Генри.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Motor selection на PMSM.

`Stator leakage inductance (H)` — Индуктивность утечки обмотки статора
0.0068 (значение по умолчанию) | скаляр

Индуктивность утечки статора асинхронного двигателя, вьющегося в Генри.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Motor selection на ACIM.

`Rotor leakage inductance (H)` — Индуктивность утечки обмотки ротора
0.0068 (значение по умолчанию) | скаляр

Индуктивность утечки ротора асинхронного двигателя, вьющегося в Генри.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Motor selection на ACIM.

`Magnetizing inductance (H)` — Намагничивание индуктивности асинхронного двигателя
0.0300 (значение по умолчанию) | скаляр

Намагничивание индуктивности асинхронного двигателя в Генри.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Motor selection на ACIM.

`Cutoff frequency (Hz)` — Частота среза внутреннего фильтра высоких частот
3.1863 (значение по умолчанию) | скаляр

Частота среза внутреннего фильтра высоких частот (который фильтрует шум) в Герц.

Блок Flux Observer использует внутренний БИХ-фильтр высоких частот первого порядка. Необходимо установить Cutoff frequency (Hz) для этого фильтра к значению, которое ниже, чем самая низкая частота, соответствующая минимальной скорости двигателя. Например, можно ввести значение, которое является одной десятой самой низкой электрической частоты напряжений статора и токов. Однако можно настроить это значение, чтобы определить более точную частоту среза, которая генерирует желаемый блок выход.

`Discrete step size (s)` — Шаг расчета, после которого блок выполняется снова
`50e-6` (значение по умолчанию) | скаляр

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

Типы данных

`Position unit` — Модуль электрического положения выводится
`Radians` (значение по умолчанию) | `Degrees` | `Per-unit`

Модуль электрического положения выводится.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Block output на Position.

`Position datatype` — Тип данных электрического положения выводится
`single` (значение по умолчанию) | `double` | `fixed point`

Тип данных электрического положения выводится.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Block output на Position.

`Flux unit` — Модуль магнитного потока выводится
`Weber` (значение по умолчанию) | `Per-unit`

Модуль магнитного потока выводится.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Block output на Flux.

`Flux datatype` — Тип данных магнитного потока выводится
`single` (значение по умолчанию) | `double` | `fixed point`

Тип данных магнитного потока выводится.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Block output на Flux.

`Torque unit` — Модуль электрического крутящего момента выводится
`Nm` (значение по умолчанию) | `Per-unit`

Модуль электрического крутящего момента выводится.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Block output на Torque.

`Torque datatype` — Тип данных электрического крутящего момента выводится
`single` (значение по умолчанию) | `double` | `fixed point`

Тип данных электрического крутящего момента выводится.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Block output на Torque.

Примеры модели

Sensorless Field-Oriented Control of PMSM

Sensorless, ориентированный на поле на управление PMSM

Реализует метод ориентированного на поле управления (FOC), чтобы контролировать скорость трехфазного постоянного магнита синхронного двигателя (PMSM). Для получения дополнительной информации о FOC, смотрите Ориентированное на поле управление (FOC).

Sensorless Field-Oriented Control of Induction Motor

Sensorless, ориентированный на поле на управление асинхронного двигателя

Использование sensorless оценка положения, чтобы реализовать метод ориентированного на поле управления (FOC), чтобы контролировать скорость трехфазного асинхронного двигателя AC (ACIM). Для получения дополнительной информации о FOC, смотрите Ориентированное на поле управление (FOC).

Ссылки

[1] О. Сандр-Эрнандес, Дж. Дж. Рэнгель-Мэгдэлено и Р. Моралес-Кэпорэл, "HDL Simulink cosimulation прямого управления крутящим моментом премьер-министра синхронный основанный на машине FPGA", 2 014 11-х Международных конференций по вопросам Электротехники, Вычисляя Науку и Автоматическое управление (CCE), Кампече, 2014, стр 1-6. (doi: 10.1109/ICEEE.2014.6978298)

[2] И. Иноуэ, С. Моримото и М. Санада, "Метод управления, подходящий для прямого крутящего момента основанная на управлении система электропривода удовлетворяющее напряжение и текущие ограничения", 2 010 Международных Конференций по Силовой электронике - ECCE АЗИЯ - Саппоро, 2010, стр 3000-3006. (doi: 10.1109/IPEC.2010.5543698)

Расширенные возможности

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

Преобразование фиксированной точки
Спроектируйте и симулируйте системы фиксированной точки с помощью Fixed-Point Designer™.

Темы

Введенный в R2020a

Документация

Flux Observer

Описание

Уравнения

Порты

Входной параметр

Vα — напряжение оси α- скаляр

Vβ — напряжение оси β- скаляр

Iα — текущая ось α- скаляр

Iβ — текущая ось β- скаляр

Rst — Блок Reset скаляр

Вывод

θe — Электрическое положение двигателя скаляр

Зависимости

— Поток ротора двигателя скаляр

Зависимости

Te — Электрический крутящий момент двигателя скаляр

Зависимости

Параметры

Параметры двигателя

Motor selection — Тип двигателя PMSM (значение по умолчанию) | ACIM

Input units — Единица напряжения и текущих входных параметров SI unit (значение по умолчанию) | Per-unit

Block output — Выберите выходные параметры, которые должен вычислить блок Position (значение по умолчанию) | Flux | Torque

Pole pairs — Количество пар полюса, доступных в двигателе4 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Stator resistance (ohm) — Сопротивление обмотки статора0.36 (значение по умолчанию) | скаляр

Stator d-axis inductance (H) — Статор извилистая индуктивность вдоль d - ось 0.2e-3 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Stator leakage inductance (H) — Индуктивность утечки обмотки статора0.0068 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Rotor leakage inductance (H) — Индуктивность утечки обмотки ротора0.0068 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Magnetizing inductance (H) — Намагничивание индуктивности асинхронного двигателя0.0300 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Cutoff frequency (Hz) — Частота среза внутреннего фильтра высоких частот3.1863 (значение по умолчанию) | скаляр

Discrete step size (s) — Шаг расчета, после которого блок выполняется снова 50e-6 (значение по умолчанию) | скаляр

Типы данных

Position unit — Модуль электрического положения выводится Radians (значение по умолчанию) | Degrees | Per-unit

Зависимости

Position datatype — Тип данных электрического положения выводится single (значение по умолчанию) | double | fixed point

Зависимости

Flux unit — Модуль магнитного потока выводится Weber (значение по умолчанию) | Per-unit

Зависимости

Flux datatype — Тип данных магнитного потока выводится single (значение по умолчанию) | double | fixed point

Зависимости

Torque unit — Модуль электрического крутящего момента выводится Nm (значение по умолчанию) | Per-unit

Зависимости

Torque datatype — Тип данных электрического крутящего момента выводится single (значение по умолчанию) | double | fixed point

Зависимости

Примеры модели

Sensorless, ориентированный на поле на управление PMSM

Sensorless, ориентированный на поле на управление асинхронного двигателя

Ссылки

Расширенные возможности

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

Преобразование фиксированной точки Спроектируйте и симулируйте системы фиксированной точки с помощью Fixed-Point Designer™.

Смотрите также

Темы

Документация Motor Control Blockset

Поддержка

`_Vα` — напряжение оси α-
скаляр

`_Vβ` — напряжение оси β-
скаляр

`_Iα` — текущая ось α-
скаляр

`_Iβ` — текущая ось β-
скаляр

`Rst` — Блок Reset
скаляр

`_θe` — Электрическое положение двигателя
скаляр

— Поток ротора двигателя
скаляр

`_Te` — Электрический крутящий момент двигателя
скаляр

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

`Input units` — Единица напряжения и текущих входных параметров
`SI unit` (значение по умолчанию) | `Per-unit`

`Block output` — Выберите выходные параметры, которые должен вычислить блок
`Position` (значение по умолчанию) | `Flux` | `Torque`

`Pole pairs` — Количество пар полюса, доступных в двигателе
4 (значение по умолчанию) | скаляр

`Stator resistance (ohm)` — Сопротивление обмотки статора
0.36 (значение по умолчанию) | скаляр

`Stator d-axis inductance (H)` — Статор извилистая индуктивность вдоль d - ось
`0.2e-3` (значение по умолчанию) | скаляр

`Stator leakage inductance (H)` — Индуктивность утечки обмотки статора
0.0068 (значение по умолчанию) | скаляр

`Rotor leakage inductance (H)` — Индуктивность утечки обмотки ротора
0.0068 (значение по умолчанию) | скаляр

`Magnetizing inductance (H)` — Намагничивание индуктивности асинхронного двигателя
0.0300 (значение по умолчанию) | скаляр

`Cutoff frequency (Hz)` — Частота среза внутреннего фильтра высоких частот
3.1863 (значение по умолчанию) | скаляр

`Discrete step size (s)` — Шаг расчета, после которого блок выполняется снова
`50e-6` (значение по умолчанию) | скаляр

`Position unit` — Модуль электрического положения выводится
`Radians` (значение по умолчанию) | `Degrees` | `Per-unit`

`Position datatype` — Тип данных электрического положения выводится
`single` (значение по умолчанию) | `double` | `fixed point`

`Flux unit` — Модуль магнитного потока выводится
`Weber` (значение по умолчанию) | `Per-unit`

`Flux datatype` — Тип данных магнитного потока выводится
`single` (значение по умолчанию) | `double` | `fixed point`

`Torque unit` — Модуль электрического крутящего момента выводится
`Nm` (значение по умолчанию) | `Per-unit`

`Torque datatype` — Тип данных электрического крутящего момента выводится
`single` (значение по умолчанию) | `double` | `fixed point`

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

Преобразование фиксированной точки
Спроектируйте и симулируйте системы фиксированной точки с помощью Fixed-Point Designer™.