通量的观察者

计算电机的位置、磁通和电机转子的扭矩

自从R2020a

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库:
电机控制Blockset /无传感器估计

描述

的通量的观察者块计算电机的位置、磁和电永磁同步电动机的转矩或感应电动机使用单位电压和电流的值α-和β相互重合的静止的αβ参考系。

块还接受16位定点数据类型的输入。对16位定点数据类型信号进行数学运算、方程的块使用优化的实现保持最好的精度。

方程

这些方程描述块计算电机的位置,磁,电永磁同步电动机的转矩。

$ψ_{α} = \int^{} (V_{α} - 我_{α} R) dt - (l_{年代} \cdot 我_{α})$

$ψ_{β} = \int^{} (V_{β} - 我_{β} R) dt - (l_{年代} \cdot 我_{β})$

如果 $(V_{α} - 我_{α} R) = v_{1} (t)$ 和 $(V_{β} - 我_{β} R) = v_{2} (t)$

然后,下面的拉普拉斯变换代表条款中可用积分Ψ_α和Ψ_β:

$\begin{array}{l} l (\int^{} v_{1} (t) dt) = \frac{1}{年代} l (v_{1} (t)) = \frac{1}{年代} v_{1} (年代) \\ l (\int^{} v_{2} (t) dt) = \frac{1}{年代} l (v_{2} (t)) = \frac{1}{年代} v_{2} (年代) \end{array}$

基于块使用低通滤波器(LPF)积分器来计算这些积分项。

如果输入电马达的速度(ω_e)远远大于相对应的速度LPF-based积分器的截止频率(ω_c),然后

$\begin{array}{l} l (\int^{} v_{1} (t) dt) = \frac{1}{(年代 + ω_{c})} v_{1} (年代) \\ l (\int^{} v_{2} (t) dt) = \frac{1}{(年代 + ω_{c})} v_{2} (年代) \end{array}$

LPF-based集成器块使用消除任何阻止可能的直流偏置。例如,考虑一个输入功能X (s) = k / s。使用前面的传递函数 $G (年代) = \frac{1}{(年代 + ω_{c})}$ ,我们得到:

$\begin{array}{l} Y (年代) = G (年代) X (年代) = \frac{k}{年代 (年代 + ω_{c})} = \frac{k}{ω_{c}} (\frac{1}{年代}) - \frac{k}{ω_{c}} (\frac{1}{年代 + ω_{c}}) \\ Y (t) = \frac{k}{ω_{c}} u (t) - \frac{k}{ω_{c}} 经验值 (- ω_{c} t) u (t) \end{array}$

前面的方程显示生成的输出的直流分量Y (t)随着时间的推移减少成倍增长。因此,LPF-based积分器使块消除系统中可用直流分量。

$ψ = \sqrt{ψ_{α}^{2} + ψ_{β}^{2}}$

$T_{e} = \frac{3}{2} P (ψ_{α} 我_{β} - ψ_{β} 我_{α})$

$θ_{e} = {棕褐色}^{- 1} \frac{ψ_{β}}{ψ_{α}}$

这些方程描述块计算转子电气位置,转子磁通和电子感应电动机的转矩。

$ψ_{α} = \frac{l_{r}}{l_{米}} (\int^{} (V_{α} - 我_{α} R) dt - σ l_{年代} 我_{α})$

$ψ_{β} = \frac{l_{r}}{l_{米}} (\int^{} (V_{β} - 我_{β} R) dt - σ l_{年代} 我_{β})$

正如前面所解释的那样,LPF-based集成器使块消除直流分量中可用Ψ_α和Ψ_β。

$σ = 1 - \frac{l_{米}^{2}}{l_{r} \cdot l_{年代}}$

$ψ = \sqrt{ψ_{α}^{2} + ψ_{β}^{2}}$

$T_{e} = \frac{3}{2} \cdot P \cdot \frac{l_{米}}{l_{r}} (ψ_{α} 我_{β} - ψ_{β} 我_{α})$

$θ_{e} = {棕褐色}^{- 1} \frac{ψ_{β}}{ψ_{α}}$

地点:

$V_{α}$ 和 $V_{β}$ 是α-轴和β-轴电压(伏)。
$我_{α}$ 和 $我_{β}$ 是α-轴和β-轴电流(安培)。
$R$ 电动机的定子电阻(欧姆)。
$l_{年代}$ 电动机的定子电感(亨利)。
$l_{r}$ 电动机的转子电感(亨利)。
$l_{米}$ 的磁化电感电机(亨利)。
$σ$ 是感应电动机的总泄漏因素。
$P$ 是汽车的数量极对。
$ψ$ 转子磁通(韦伯)。
$ψ_{α}$ 和 $ψ_{β}$ 转子磁场通量沿α-和β-轴(韦伯)。
$T_{e}$ 是转子的电机转矩(Nm)。
$θ_{e}$ 是电机转子的位置(弧度)。

例子

无传感器永磁同步电动机的磁场定向控制

实现了磁场定向控制(FOC)技术来控制三相永磁同步电动机的速度(永磁同步电动机)。船的详细信息,请参阅磁场定向控制(FOC)。

开放的例子

无传感器矢量控制感应电动机

使用无传感器位置估计实现磁场定向控制(FOC)技术来控制三相交流感应电动机的速度(奇迹课程)。船的详细信息,请参阅磁场定向控制(FOC)。

开放的例子

港口

输入

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V_α- - - - - -α-轴电压
标量

电压组件沿α设在在静止αβ参考系。

数据类型:单|双|不动点

V_β- - - - - -β-轴电压
标量

电压组件沿β设在在静止αβ参考系。

数据类型:单|双|不动点

我_α- - - - - -α-轴电流
标量

目前在α设在在静止αβ参考系。

数据类型:单|双|不动点

我_β- - - - - -β-轴电流
标量

目前在β设在在静止αβ参考系。

数据类型:单|双|不动点

Rst- - - - - -重置块
标量

重置的脉冲(真值)块算法。

数据类型:单|双|不动点

输出

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θ_e- - - - - -电马达的位置
标量

电气转子位置估计的块。

依赖关系

要启用这个端口,设置块输出来位置。

数据类型:单|双|不动点

Ψ- - - - - -电动机的转子磁通
标量

转子的磁通估计的块。

依赖关系

要启用这个端口,设置块输出来通量。

数据类型:单|双|不动点

T_e- - - - - -电机转矩的电机
标量

转子的电机转矩估计的块。

依赖关系

要启用这个端口,设置块输出来转矩。

数据类型:单|双|不动点

参数

全部展开

电机参数

电动机的选择- - - - - -类型的电动机
`永磁同步电动机`(默认)|`奇迹课程`

选择电动机,块支持的类型。万博1manbetx

万博1manbetx支持16位定点数据类型- - - - - -万博1manbetx支持16位定点的数据类型
`在`(默认)|`从`

处理16位定点输入和执行计算使用16位定点数据类型,选择该参数。使用16位定点以外的数据类型,明确该参数。

依赖关系

如果你选择这个参数:

块设置输入单元参数单位因为16位数据类型不使用国际标准单位。
块只选择位置选择块输出参数,因为它不能产生流量使用16位数据类型或转矩输出。

输入单元- - - - - -单元的电压和电流输入
`SI单位`(默认)|`单位`

选择的单元α和β相互重合电压和电流输入值。

基准电压(V)- - - - - -额定电压对应于一个单位
`13.86`(默认)|标量

最大的相电压应用于永磁同步电动机。有关详细信息,请参见单位系统。

依赖关系

要启用该参数,设置输入单元来单位。

基极电流(A)- - - - - -标称电流对应于一个单位
`19.3`(默认)|标量

永磁同步电动机提供的最大可测量的电流。有关详细信息,请参见单位系统。

依赖关系

要启用该参数,设置输入单元来单位。

块输出- - - - - -选择输出块应该计算
`位置`(默认)|`通量`|`转矩`

选择一个或多个数量的块应该计算和显示输出。

请注意

您必须选择至少一个值。如果你点击块显示一条错误消息好吧或应用没有选择任何值。

双极- - - - - -对在极电动机的数量
`4`(默认)|标量

中可用双极电动机的数量。

依赖关系

要启用该参数,设置块输出来转矩。

定子电阻(欧姆)- - - - - -定子绕组电阻
`0.36`(默认)|标量

电动机的定子相绕组电阻欧姆。

定子d-axis电感(H)- - - - - -定子绕组电感以及d设在
`0.2 e - 3`(默认)|标量

电机的定子绕组电感d设在在亨利。

依赖关系

要启用该参数,设置电动机的选择来永磁同步电动机。

定子漏电感(H)- - - - - -定子绕组的漏电感
`0.0068`(默认)|标量

感应电动机定子绕组的漏电感亨利。

依赖关系

要启用该参数,设置电动机的选择来奇迹课程。

转子漏电感(H)- - - - - -转子绕组的漏电感
`0.0068`(默认)|标量

感应电动机转子绕组的漏电感亨利。

依赖关系

要启用该参数,设置电动机的选择来奇迹课程。

磁化电感(H)- - - - - -磁化电感感应电动机
`0.0300`(默认)|标量

磁化电感感应电动机的亨利。

依赖关系

要启用该参数,设置电动机的选择来奇迹课程。

截止频率(赫兹)- - - - - -内部高通滤波器的截止频率
`3.1863`(默认)|标量

内部高通滤波器的截止频率(过滤噪音)在赫兹。

的通量的观察者块使用内部一阶IIR高通滤波器。你应该设置截止频率(赫兹)这个过滤器的值低于最低频率对应的最小速度运动。例如,您可以输入一个值最低的十分之一电机定子电压和电流的频率。但是,你可以调整这个值来确定更准确的截止频率产生所需的输出。

离散的步长(s)- - - - - -样品时间之后再次块执行
`50 e-6`(默认)|标量

连续两个实例之间的固定时间间隔秒数块执行。

数据类型

位置单元- - - - - -单位电气位置输出
`弧度`(默认)|`度`|`单位`

单位电气位置输出。

依赖关系

要启用该参数,设置块输出来位置。

位置数据类型- - - - - -数据类型的电气输出位置
`单`(默认)|`双`|`不动点`

数据类型的电气位置输出。

依赖关系

要启用该参数,设置块输出来位置。

通量单位- - - - - -单元的磁通输出
`韦伯`(默认)|`单位`

单元的磁通输出。

依赖关系

要启用该参数,设置块输出来通量。

通量数据类型- - - - - -数据类型的磁通输出
`单`(默认)|`双`|`不动点`

数据类型的磁通输出。

依赖关系

要启用该参数,设置块输出来通量。

转矩单位- - - - - -电机转矩输出单元
`纳米`(默认)|`单位`

电机转矩输出单元。

依赖关系

要启用该参数,设置块输出来转矩。

转矩数据类型- - - - - -数据类型的电机转矩输出
`单`(默认)|`双`|`不动点`

数据类型的电机转矩输出。

依赖关系

要启用该参数,设置块输出来转矩。

引用

[1]a把d·潘迪特,“SPMSM间接磁场定向矢量控制策略的研究使用基于转子磁链和扰动观测器的离散滑模观测器,“2021年IEEE 22日车间控制和建模的电力电子(强迫),2021年,页1 - 8。(doi: 10.1109 / COMPEL52922.2021.9645939)

[2]o . Sandre-Hernandez j。j Rangel-Magdaleno和r . Morales-Caporal”Simulin万博1manbetxk-HDL cosimulation点同步电机的直接转矩控制FPGA为基础,“2014年11电气工程国际会议上,计算科学和自动控制(CCE),坎佩切,2014年,页1 - 6。(doi: 10.1109 / ICEEE.2014.6978298)

[3]y Inoue,森本晃司和m . Sanada”控制方法适用于基于直接转矩控制的电机驱动系统满足电压和电流的限制,“2010年国际电力电子会议——《亚洲,札幌,2010年,页3000 - 3006。(doi: 10.1109 / IPEC.2010.5543698)

扩展功能

C / c++代码生成
使用仿真软件生成C和c++代码®编码器™。万博1manbetx

HDL代码生成
生成FPGA和ASIC设计的Verilog和VHDL代码使用HDL编码器™。

影响高密度脂蛋白HDL编码器™提供了额外的配置选项和合成逻辑实现。

高密度脂蛋白架构

这一块有一个默认的HDL的架构。

高密度脂蛋白块属性


ConstrainedOutputPipeline	寄存器的数量在输出中通过移动现有的延迟你的设计。分布式流水线不重新分配这些寄存器。默认值是`0`。更多细节,请参阅ConstrainedOutputPipeline(高密度脂蛋白编码器)。
InputPipeline	数量的输入管道阶段生成的代码插入。分布式流水线和限制输出管道可以移动这些寄存器。默认值是`0`。更多细节,请参阅InputPipeline(高密度脂蛋白编码器)。
OutputPipeline	数量的输出管道阶段生成的代码插入。分布式流水线和限制输出管道可以移动这些寄存器。默认值是`0`。更多细节,请参阅OutputPipeline(高密度脂蛋白编码器)。

限制

块支持HDL代码生成万博1manbetx只有当你设置电动机的选择参数永磁同步电动机。
块不支持HDL代码生成时:万博1manbetx
- 输入或输出信号混合数据类型。
- 的参数万博1manbetx支持16位定点数据类型被选中。
- 输入或输出信号大小小于16位定点数据类型。
需要本地块浮点库来支持定点数据类型与HDL代码生成。万博1manbetx
如果你运行第三方(3 p)模拟,可能显示一个小块不匹配(订单的1 e -)内部三角函数的仿真结果,因为使用浮点数据类型。

通量的观察者

描述

方程

例子

无传感器永磁同步电动机的磁场定向控制

无传感器矢量控制感应电动机

港口

输入

Vα- - - - - -α-轴电压标量

Vβ- - - - - -β-轴电压标量

我α- - - - - -α-轴电流标量

我β- - - - - -β-轴电流标量

Rst- - - - - -重置块标量

输出

θe- - - - - -电马达的位置标量

依赖关系

Ψ- - - - - -电动机的转子磁通标量

依赖关系

Te- - - - - -电机转矩的电机标量

依赖关系

参数

电机参数

电动机的选择- - - - - -类型的电动机永磁同步电动机(默认)|奇迹课程

万博1manbetx支持16位定点数据类型- - - - - -万博1manbetx支持16位定点的数据类型在(默认)|从

依赖关系

输入单元- - - - - -单元的电压和电流输入SI单位(默认)|单位

基准电压(V)- - - - - -额定电压对应于一个单位13.86(默认)|标量

依赖关系

基极电流(A)- - - - - -标称电流对应于一个单位19.3(默认)|标量

依赖关系

块输出- - - - - -选择输出块应该计算位置(默认)|通量|转矩

双极- - - - - -对在极电动机的数量4(默认)|标量

依赖关系

定子电阻(欧姆)- - - - - -定子绕组电阻0.36(默认)|标量

定子d-axis电感(H)- - - - - -定子绕组电感以及d设在0.2 e - 3(默认)|标量

依赖关系

定子漏电感(H)- - - - - -定子绕组的漏电感0.0068(默认)|标量

依赖关系

转子漏电感(H)- - - - - -转子绕组的漏电感0.0068(默认)|标量

依赖关系

磁化电感(H)- - - - - -磁化电感感应电动机0.0300(默认)|标量

依赖关系

截止频率(赫兹)- - - - - -内部高通滤波器的截止频率3.1863(默认)|标量

离散的步长(s)- - - - - -样品时间之后再次块执行50 e-6(默认)|标量

数据类型

位置单元- - - - - -单位电气位置输出弧度(默认)|度|单位

依赖关系

位置数据类型- - - - - -数据类型的电气输出位置单(默认)|双|不动点

依赖关系

通量单位- - - - - -单元的磁通输出韦伯(默认)|单位

依赖关系

通量数据类型- - - - - -数据类型的磁通输出单(默认)|双|不动点

依赖关系

转矩单位- - - - - -电机转矩输出单元纳米(默认)|单位

依赖关系

转矩数据类型- - - - - -数据类型的电机转矩输出单(默认)|双|不动点

依赖关系

引用

扩展功能

C / c++代码生成使用仿真软件生成C和c++代码®编码器™。万博1manbetx

HDL代码生成生成FPGA和ASIC设计的Verilog和VHDL代码使用HDL编码器™。

定点转换设计和模拟使用定点定点系统设计师™。

版本历史

另请参阅

主题

V_α- - - - - -α-轴电压
标量

V_β- - - - - -β-轴电压
标量

我_α- - - - - -α-轴电流
标量

我_β- - - - - -β-轴电流
标量

Rst- - - - - -重置块
标量

θ_e- - - - - -电马达的位置
标量

Ψ- - - - - -电动机的转子磁通
标量

T_e- - - - - -电机转矩的电机
标量

电动机的选择- - - - - -类型的电动机
`永磁同步电动机`(默认)|`奇迹课程`

万博1manbetx支持16位定点数据类型- - - - - -万博1manbetx支持16位定点的数据类型
`在`(默认)|`从`

输入单元- - - - - -单元的电压和电流输入
`SI单位`(默认)|`单位`

基准电压(V)- - - - - -额定电压对应于一个单位
`13.86`(默认)|标量

基极电流(A)- - - - - -标称电流对应于一个单位
`19.3`(默认)|标量

块输出- - - - - -选择输出块应该计算
`位置`(默认)|`通量`|`转矩`

双极- - - - - -对在极电动机的数量
`4`(默认)|标量

定子电阻(欧姆)- - - - - -定子绕组电阻
`0.36`(默认)|标量

定子d-axis电感(H)- - - - - -定子绕组电感以及d设在
`0.2 e - 3`(默认)|标量

定子漏电感(H)- - - - - -定子绕组的漏电感
`0.0068`(默认)|标量

转子漏电感(H)- - - - - -转子绕组的漏电感
`0.0068`(默认)|标量

磁化电感(H)- - - - - -磁化电感感应电动机
`0.0300`(默认)|标量

截止频率(赫兹)- - - - - -内部高通滤波器的截止频率
`3.1863`(默认)|标量

离散的步长(s)- - - - - -样品时间之后再次块执行
`50 e-6`(默认)|标量

位置单元- - - - - -单位电气位置输出
`弧度`(默认)|`度`|`单位`

位置数据类型- - - - - -数据类型的电气输出位置
`单`(默认)|`双`|`不动点`

通量单位- - - - - -单元的磁通输出
`韦伯`(默认)|`单位`

通量数据类型- - - - - -数据类型的磁通输出
`单`(默认)|`双`|`不动点`

转矩单位- - - - - -电机转矩输出单元
`纳米`(默认)|`单位`

转矩数据类型- - - - - -数据类型的电机转矩输出
`单`(默认)|`双`|`不动点`

C / c++代码生成
使用仿真软件生成C和c++代码®编码器™。万博1manbetx

HDL代码生成
生成FPGA和ASIC设计的Verilog和VHDL代码使用HDL编码器™。

定点转换
设计和模拟使用定点定点系统设计师™。