PMSM Current Reference Generator

Постоянный магнит синхронная машина текущий ссылочный генератор

Библиотека:
Simscape / Электрический / Управление / Управление PMSM

Описание

Блок PMSM Current Reference Generator реализует текущий ссылочный генератор для постоянного магнита синхронной машины (PMSM) текущее управление в роторе d-q система координат.

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

Можно сгенерировать ссылку напряжения в системе координат d-q путем размещения этого блока перед PMSM Current Control или PMSM Current Control with Pre-Control block.
Можно реализовать скоростное управление путем размещения этого блока после блока Velocity Controller.

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

Уравнения

Блок PMSM Current Reference Generator может получить текущую ссылку с помощью одного из этих методов:

Нулевое управление d-оси (ZDAC)
Определяемые пользователем интерполяционные таблицы
Автоматически сгенерированные интерполяционные таблицы

Для метода ZDAC блок устанавливает d-ось текущая ссылка $i_{d}^{r e f}$ обнулять и определяет q-ось текущая ссылка $i_{q}^{r e f}$ использование уравнения крутящего момента:

$i_{d}^{r e f} = 0,$

$i_{q}^{r e f} = \frac{2 T_{r e f}}{3 p ψ_{m}},$

где:

_Tref является ссылочным входом крутящего момента.
p является количеством пар полюса.
_ψm является потокосцеплением постоянного магнита.

Для операции ниже номинальной скорости синхронной машины ZDAC является подходящим методом. Выше номинальной скорости полевой контроллер ослабления обязан настраивать ссылку d-оси.

Чтобы предварительно сгенерировать оптимальные текущие ссылки для нескольких рабочих точек оффлайн, задайте две интерполяционных таблицы с помощью пользовательского подхода интерполяционной таблицы:

$i_{d}^{r e f} = f (n_{m}, T_{r e f}, v_{d c}),$

$i_{q}^{r e f} = g (n_{m}, T_{r e f}, v_{d c}),$

где:

_nm является скоростью вращения ротора.
_vdc является напряжением ссылки DC конвертера.

Чтобы позволить блоку создать интерполяционные таблицы, выберите автоматически сгенерированный подход интерполяционной таблицы. Блок генерирует интерполяционную таблицу с помощью двух стратегий:

Максимальный крутящий момент на ампер
Полевое ослабление

Выбор между этими двумя стратегиями основан на индексе модуляции, который может быть вычислен можно следующим образом:

$M = \frac{V_{s}}{k V_{p h_m a x}},$

где _Vs является амплитудой напряжения статора, k является фактором модуляции, и _{Vph_max} является максимальным допустимым напряжением фазы. В случае, которого индекс модуляции больше 1, блок генерирует текущие ссылки с помощью полевой процедуры ослабления. В противном случае текущие ссылки вычисляются с помощью максимального крутящего момента на процедуру ампера.

Максимальный крутящий момент на ампер

Можно сгенерировать текущие ссылки в постоянной области крутящего момента (происходящий ниже расчетной скорости) при помощи стратегии максимального крутящего момента на ампер (MTPA).

Прямые компоненты и квадратурные компоненты текущего статора записаны в терминах угла и величины как:

$i_{d} = - I_{s} sin β,$

$i_{q} = I_{s} потому что β,$

где:

β является углом статора текущий вектор.
_Is является амплитудой тока статора.

Используя вариант угловой величины d-q токов, уравнение крутящего момента PMSM записано как:

$T_{e} = \frac{3 p}{2} ψ_{m} I_{s} потому что β + \frac{3 p}{4} (L_{q} - L_{d}) I_{s}^{2} sin 2 β,$

где _Ld и _Lq являются прямой индуктивностью и квадратурной индуктивностью, соответственно.

Чтобы получить быстрый переходный процесс и максимизировать крутящий момент с наименьшей амплитудой тока статора, MTPA налагает (_dTe)/dβ = 0 к уравнению крутящего момента, которое уступает

$- \frac{3 p}{2} ψ_{m} I_{s} sin β + \frac{3 p}{2} (L_{q} - L_{d}) I_{s}^{2} (\cos^{2} β - \sin^{2} β) = 0.$

D-ось MTPA текущий _{id_mtpa} записана в терминах компонента q-оси _{iq_mtpa} путем замены d-q токами назад от их угла и вариантов величины:

$i_{d_m t p a} = \frac{ψ_{m}}{2 (L_{q} - L_{d})} - \sqrt{\frac{ψ_{m}^{2}}{4 {(L_{q} - L_{d})}^{2}} + i_{q_m t p a}^{2}} .$

Наконец, путем включения предыдущего уравнения в d-q вариант уравнения крутящего момента PMSM, следующий полином получен:

$9 p^{2} {(L_{q} - L_{d})}^{2} i_{q_m t p a}^{4} + 6 T_{r e f} p ψ_{m} i_{q_m t p a} - 4 T_{r e f}^{2} = 0.$

Компонент q-оси получен путем решения этого полинома.

Полевое ослабление

Можно сгенерировать текущие ссылки в вышеупомянутой расчетной области скорости при помощи стратегии полевого ослабления (FW).

Выше расчетной скорости напряжение статора ограничивается конвертером степени и доступным напряжением ссылки DC. Максимальное напряжение статора:

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

где _{Vph_max} является максимальным доступным напряжением фазы статора.

Установившиеся уравнения напряжения для PMSMs

$v_{d} = R_{s} i_{d} - ω_{e} L_{q} i_{q},$

$v_{q} = R_{s} i_{q} + ω_{e} (L_{d} i_{d} + ψ_{m}) .$

Для скоростей ротора выше расчетного сопротивление статора незначительно, и полевая d-ось ослабления, текущий _{id_fw} компонента получен в терминах компонента q-оси _{iq_fw} от _vq установившееся уравнение:

$i_{d_f w} = - \frac{ψ_{m}}{L_{d}} + \frac{1}{L_{d}} \sqrt{\frac{V_{p h_m a x}^{2}}{ω_{e}^{2}} - {(L_{q} i_{q_f w})}^{2}},$

Наконец, путем включения уравнения _{id_fw} в уравнение крутящего момента PMSM, следующий полином получен:

$9 p^{2} {(L_{d} - L_{q})}^{2} L_{q}^{2} ω_{e}^{2} i_{q_f w}^{4} + (9 p^{2} ψ_{m}^{2} L_{q}^{2} ω_{e}^{2} - 9 p^{2} {(L_{d} - L_{q})}^{2} V_{p h_m a x}^{2}) i_{q_f w}^{2} - 12 T_{r e f} p ψ_{m} L_{d} L_{q} ω_{e}^{2} i_{q_{f w}} + 4 T_{r e f}^{2} L_{d}^{2} ω_{e}^{2} = 0$

Компонент q-оси получен путем решения этого полинома.

Предположения

Параметры машины являются константами.

Ограничения

Автоматически сгенерированные текущие ссылки вводят задержку в фазе перед симуляцией. Для средней мощности PMSM управляют задержкой, приблизительно 300 мс.

Порты