Ориентированное на поле управление поверхностного смонтированного постоянного магнита синхронный двигатель

Открытая модель

Этот пример показывает регулирование скорости смонтированного поверхностью постоянного магнита синхронного двигателя (PMSM) с помощью ориентированного на поле управления (FOC).

Описание

PMSMs являются AC синхронные двигатели с постоянными магнитами, смонтированными на их поверхностях ротора (появился - смонтировал PMSMs), или проложил под землей в ротор (смонтированный внутренней частью PMSMs). В то время как двигатель BLDC имеет трапециевидный коэффициент противо-ЭДС, PMSMs имеют синусоидальный коэффициент противо-ЭДС.

Двигателями PMSM обычно управляют с помощью ориентированной на поле схемы управления и питают синусоидальными токами.

Электрическая модель

Шина DC, смоделированная как идеальный источник постоянного тока 400 В, соединяется с трехфазным, двухуровневым конвертером. Этот конвертер генерирует соответствующие трехфазные напряжения для регулирования скорости 3 кВт, двигателя PMSM на 3 000 об/мин.

Конвертером управляет контроллер FOC, который генерирует ссылки напряжения на векторный пробелом модулятор PWM.

Ориентированная на поле теория управления

FOC является схемой управления, в которой d-q координирует систему координат, которая заблокирована к моторному вектору пробела потока, используется, чтобы достигнуть разъединения между моторным потоком и крутящим моментом. Следовательно, ими могут отдельно управлять прямая ось статора и токи квадратурной оси, соответственно.

Крутящий момент в максимуме, когда поток, произведенный магнитами, перпендикулярен потоку статора, произведенному токами статора. В ориентированной на поле схеме управления угол между этими двумя потоками обеспечен на уровне 90 °, чтобы произвести максимальный крутящий момент.

Крутящим моментом, разработанным двигателем, дают:

$$T_e = \frac{3}{2} \: p \:[ \lambda \: i_{q} + (L_{d}-L_{q})\: i_{d}\: i_{q}]$$

где

  • $p$ количество пар полюса.

  • $\lambda$ поток, вызванный постоянными магнитами в обмотках статора.

  • $L_{d}$ и$L_{q}$ d-ось и q-составляющие-индукции.

  • $i_{d}$ и$i_{q}$ d-ось и токи статора q-оси.

Обратите внимание на то, что уравнение описывается в системе координат ротора (dq система координат), и все количества в системе координат ротора отнесены в статор.

Поскольку постоянные магниты двигателя смонтированы на поверхности ротора, прямое и квадратурные составляющие индукции имеют то же значение (Ld = Lq в нашем примере). Уравнение выше может затем быть упрощено до:

$$T_e = \frac{3}{2} \: p \:[ \lambda \: i_{q}]$$

Это новое уравнение показывает, что прямая ось текущий ID компонента не имеет никакого влияния на крутящий момент. Крутящим моментом двигателя может затем управлять компонент IQ статора.

Ориентированная на поле система управления

На основе положения ротора (представленный theta сигнала в модели электродвигателя), измеренные трехфазные токи статора преобразованы в их координаты d-q в системе координат ротора.

Частота вращения двигателя$\omega_{m}$ и ссылка скорости$\omega_{ref}$ питаются регулятор скорости, чтобы произвести текущую ссылку$Iq_{ref}$. Роль регулятора скорости должна сохранить частоту вращения двигателя равной ссылке скорости путем создания, более или менее закручивают, чтобы ускорить или замедлить двигатель.

$Iq_{ref}$Текущая ссылка и$Id_{ref}$ текущая ссылка (которые обнуляются, когда полевое ослабление не требуется) питаются текущие регуляторы. Регуляторы обрабатывают измеренные и ссылочные токи, чтобы произвести трехфазные опорные сигналы. Сигналы соединяются с модулятором PWM, который генерирует импульсы для моторного инвертора. Модулятор использует вектор пробела метод PWM с усреднением импульса и переключающейся частотой 8 кГц.

Симуляция

Запустите симуляцию и наблюдайте формы волны относительно блоков scope. Двигатель rapidely достигает своей задающей скорости 2 000 об/мин. В 0,25 с моторное вращение инвертируется путем установки ссылки скорости на-2800 об/мин. Чтобы уважать этот новый сетбол, система управления производит большой отрицательный крутящий момент. Заметьте, что активная мощность, возвращенная к источнику постоянного тока во время замедления. В 0,65 с отрицательный крутящий момент нагрузки-8 N.m применяется к двигателю. Для того, чтобы обеспечить частоту вращения двигателя на уровне-2800 об/мин, система управления изменяет ссылочный ток, чтобы произвести отрицательный крутящий момент приблизительно-10 N.m.

Симуляция в реальном времени

Если у вас есть Simulink Real-Time и цель Speedgoat, можно запустить эту модель в режиме реального времени.

  1. Откройте окно Configuration Parameters (или нажмите Ctrl+E), нажмите Code Generation и установите Системный конечный файл на slrealtime.tlc .

  2. Соединитесь с целью и, во вкладке Real-Time, нажмите Run on Target.

Ваша модель будет затем автоматически создана, развернута и выполнена на цели. В зависимости от вашей целевой полосы пропускания потоковой передачи вам, вероятно, придется сократить количество сигналов, переданных в режиме реального времени от цели до хоста - компьютера.

Ссылки

Cirrincione, M., М. Пуччи, Г. Витале. Конвертеры степени и AC электрические диски с линейными нейронными сетями. Нажатие CRC, 2012.

Описание

Документация Simscape Electrical

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте