PMSM Current Controller with Pre-Control

Постоянный магнит дискретного времени синхронный токовый контроллер машины с предварительным управлением

Библиотека:
Simscape / Электрический / Управление / Управление PMSM

Описание

Блок PMSM Current Controller with Pre-Control реализует дискретное время основанный на PI токовый контроллер постоянного магнита синхронной машины (PMSM) в роторе d-q система координат с внутренним предварительным управлением прямого распространения.

Вы обычно используете этот блок в серии блоков, составляющих структуру управления.

Можно сгенерировать текущую ссылку в системе координат d-q, которая будет использоваться в качестве входа с этим блоком с PMSM Current Reference Generator.
Можно получить ссылку напряжения в области abc путем преобразования выхода этого блока с помощью блока Inverse Park Transform.

Вы видите пример структуры полного контроля, от измерений машины до входных параметров машины, в блоке PMSM Field-Oriented Control.

Уравнения

Блок дискретизируется с помощью обратного Метода Эйлера из-за его простоты первого порядка и его устойчивости.

Два токовых контроллера PI, реализованные в системе координат ротора, дают ссылочный вектор напряжения:

$v_{d}^{r e f} = (K_{p_i d} + K_{i_i d} \frac{T_{s} z}{z - 1}) (i_{d}^{r e f} - i_{d}) + v_{d_F F},$

$v_{q}^{r e f} = (K_{p_i q} + K_{i_i q} \frac{T_{s} z}{z - 1}) (i_{q}^{r e f} - i_{q}) + v_{q_F F},$

где:

$v_{d}^{r e f}$ и $v_{q}^{r e f}$ d-ось и напряжения ссылки q-оси, соответственно.
$i_{d}^{r e f}$ и $i_{q}^{r e f}$ d-ось и токи ссылки q-оси, соответственно.
$i_{d}$ и $i_{q}$ d-ось и токи q-оси, соответственно.
_{Kp_id} и _{Kp_iq} являются пропорциональными составляющими для d-оси и контроллеров q-оси, соответственно.
_{Ki_id} и _{Ki_iq} являются интегральными составляющими для d-оси и контроллеров q-оси, соответственно.
_Ts является шагом расчета дискретного контроллера.
_{vd_FF} и _{vq_FF} являются напряжениями прямого распространения для d-оси и q-оси, соответственно.

Напряжения прямого распространения получены из математических уравнений машины:

$v_{d_F F} = - ω_{e} L_{q} i_{q}^{r e f},$

$v_{q_F F} = ω_{e} (L_{d} i_{d}^{r e f} + ψ_{m}),$

где:

_ωe является ротором электрическая скорость.
_Ld и _Lq являются d-осью и q-составляющими-индукции, соответственно.
_ψm является потокосцеплением постоянного магнита.

Нулевая отмена

Используя результаты управления PI в нуле в передаточной функции с обратной связью, которая может привести к нежелательному перерегулированию в ответе с обратной связью. Этот нуль может быть отменен путем представления блока нулевой отмены в пути прямого распространения. Нулевые передаточные функции отмены в дискретное время:

$G_{Z C_i d} (z) = \frac{\frac{T_{s} K_{i_i d}}{K_{p_i d}}}{z + (\frac{T_{s} - \frac{K_{p_i d}}{K_{i_i d}}}{\frac{K_{p_i d}}{K_{i_i d}}})},$

$G_{Z C_i q} (z) = \frac{\frac{T_{s} K_{i_i q}}{K_{p_i q}}}{z + (\frac{T_{s} - \frac{K_{p_i q}}{K_{i_i q}}}{\frac{K_{p_i q}}{K_{i_i q}}})} .$

Насыщение напряжения

Насыщение должно быть наложено, когда вектор напряжения статора превышает предел фазы напряжения _{Vph_max}:

$\sqrt{v_{d}^{2} + v_{q}^{2}} \leq V_{p h_m a x},$

где _vd и _vq являются d-осью и напряжениями q-оси, соответственно.

В случае установления приоритетов оси напряжения _v1 и _v2 введены, где:

_{v1 = vd} и _{v2 = vq} для установления приоритетов d-оси.
_{v1 = vq} и _{v2 = vd} для установления приоритетов q-оси.

Ограниченные (ограничивавшие) напряжения $v_{1}^{s a t}$ и $v_{2}^{s a t}$ получены можно следующим образом:

$v_{1}^{s a t} = min (\max (v_{1}^{u n s a t}, - V_{p h_m a x}), V_{p h_m a x})$

$v_{2}^{s a t} = min (\max (v_{2}^{u n s a t}, - V_{2_m a x}), V_{2_m a x}),$

где:

$v_{1}^{u n s a t}$ и $v_{2}^{u n s a t}$ неограниченные (ненасыщенные) напряжения.
_{v2_max} является максимальным значением _v2, который не превышает предел фазы напряжения, данный $v_{2_m a x} = \sqrt{{(V_{p h_m a x})}^{2} - {(v_{1}^{s a t})}^{2}} .$

В случае, что прямые оси и квадратурные оси имеют тот же приоритет (d-q эквивалентность), ограниченные напряжения получены можно следующим образом:

$v_{d}^{s a t} = min (\max (v_{d}^{u n s a t}, - V_{d_m a x}), V_{d_m a x})$

$v_{q}^{s a t} = min (\max (v_{q}^{u n s a t}, - V_{q_m a x}), V_{q_m a x}),$

где:

$V_{d_m a x} = \frac{V_{p h_m a x} | v_{d}^{u n s a t} |}{\sqrt{{(v_{d}^{u n s a t})}^{2} + {(v_{q}^{u n s a t})}^{2}}}$

$V_{q_m a x} = \frac{V_{p h_m a x} | v_{q}^{u n s a t} |}{\sqrt{{(v_{d}^{u n s a t})}^{2} + {(v_{q}^{u n s a t})}^{2}}} .$

Интегральное антизавершение

Антизаключительный механизм используется, чтобы избежать насыщения интегратора выход. В такой ситуации усиления интегратора становятся:

$K_{i_i d} + K_{a w_i d} (v_{d}^{s a t} - v_{d}^{u n s a t})$

$K_{i_i q} + K_{a w_i q} (v_{q}^{s a t} - v_{q}^{u n s a t}),$

где _{Kaw_id}, _{Kaw_iq} и _{Kaw_if} являются антизаключительными усилениями для d-оси, q-оси и полевых контроллеров, соответственно.

Предположения

Модель объекта управления для прямого и квадратурной оси может быть аппроксимирована системой первого порядка.
Это решение для управления используется только для постоянного магнита синхронные двигатели с синусоидальным распределением потока и обмотки возбуждения.

Порты