一种基于转矩的,面向磁场的内部永磁同步电机控制器
动力总成块/推进/电动机控制器
这
这
图中显示了块中的信息流。
该块实现了使用这些变量的方程。
ω | 转子速度 |
ω* | 转子速度命令 |
T * | 扭矩命令 |
一世 一世* |
d-axis当前 d-axis当前命令 |
一世 一世* |
Q轴电流 Q轴电流命令 |
V. v * |
D轴电压 D轴电压指令 |
V. v * |
q-axis电压 q-axis电压命令 |
V. |
定子阶段A,B,C电压 |
一世 |
定子a、b、c相电流 |
要实现速度控制器,请选择
速度控制器通过实现状态滤波器来确定扭矩命令,并计算馈电和反馈命令。如果不实现速度控制器,请将扭矩命令输入到
状态过滤器是一个低通过滤器,根据speed命令生成加速命令。在
为了使speed-命令的延迟时间可以忽略不计,指定a
计算
特征方程的离散形式为:
过滤器使用此等式计算增益。
方程使用这些变量。
EV. |
speed命令过滤器的带宽 |
T. |
运动控制器采样时间 |
K. |
速度调节器时间常数 |
要生成状态反馈转矩,则块使用来自状态滤波器的滤波速度误差信号。反馈扭矩计算还需要用于速度调节器的收益。
在
比例增益,英航
角增益,ksa
旋转,Kisa
对于增益计算,该块使用惯性
使用这些方程计算状态反馈的增益。
计算 | 方程式 |
---|---|
特征方程的离散形式 |
|
调速器比例增益 |
|
速度调节器积分增益 |
|
速度调节器双积分增益 |
方程使用这些变量。
P. | 电动机极双 |
B. |
调速器比例增益 |
K. |
速度调节器积分增益 |
K. |
速度调节器双积分增益 |
j |
电动机惯性 |
T. |
运动控制器采样时间 |
要生成状态前馈扭矩,块使用滤波器的速度和来自状态滤波器的加速度。此外,前馈扭矩计算使用惯性,粘性阻尼和静摩擦。为了实现零跟踪误差,扭矩命令是馈电和反馈扭矩命令的总和。
选择
前馈转矩命令使用这个方程。
在哪里:
j |
电动机惯性 |
T. |
扭矩指挥前馈 |
F |
静摩擦力矩常数 |
F |
粘性摩擦力矩常数 |
F |
静摩擦力矩常数 |
ω |
转子速度 |
该区块使用最大扭矩/安培(MTPA)轨迹来计算基本速度和当前指令。可用母线电压决定基速。直接(d)和正交(q)永磁体(PM)决定感应电压。
计算 | 方程式 |
---|---|
电气基速过渡到现场弱化 | |
D轴电压 | |
q-axis电压 | |
最大相电流 | |
最大线路至中性电压 | |
d轴相电流MTPA表 | |
Q轴相位电流MTPA表 | |
扭矩mtpa断点 | |
使用基于速度的电压限制的弱弱 |
|
当前命令 |
如果 |
方程使用这些变量。
一世 |
最大相电流 |
一世 |
d-axis当前 |
一世 |
Q轴电流 |
一世 |
d轴最大相电流 |
一世 |
最大Q轴相电流 |
一世 |
d轴相电流MTPA表 |
一世 |
Q轴相位电流MTPA表 |
一世 |
估计最大电流 |
一世 |
d轴弱场电流 |
一世 |
q轴弱场电流 |
ω |
转子电速度 |
λ |
永磁磁链 |
V. |
D轴电压 |
V. |
q-axis电压 |
V. |
最大线路至中性电压 |
V. |
直流母线电压 |
L. |
d-axis绕组电感 |
L. |
q-axis绕组电感 |
P. | 电动机极双 |
T. |
现场弱化扭矩 |
T. |
扭矩mtpa断点 |
该块通过防绕组功能调节电流。经典比例积分器(PI)电流调节器不考虑D轴和Q轴耦合或后电磁力(EMF)耦合。结果,瞬态性能恶化。要考虑耦合,块以转子参考帧的标量格式实现复数矢量电流调节器(CVCR)。CVCR去解耦:
d轴和q轴电流交叉耦合
反态交叉耦合
电流频率响应为一阶系统,带宽为
块实现这些方程。
计算 | 方程式 |
---|---|
电机电压,在转子参考框架中 | |
目前的监管机构收益 | |
转移函数 |
方程使用这些变量。
EV. |
电流调节器的带宽 |
一世 |
d-axis当前 |
一世 |
Q轴电流 |
K. |
电流调节器D轴增益 |
K. |
电流调节器Q轴增益 |
L. |
d-axis绕组电感 |
L. |
q-axis绕组电感 |
R. |
定子相绕组电阻 |
ω |
转子速度 |
V. |
D轴电压 |
V. |
q-axis电压 |
λ |
永磁磁链 |
P. | 电动机极双 |
计算平衡三相的电压和电流(
在变换方程中。
变换 | 描述 | 方程式 |
---|---|---|
克拉克 |
转换平衡三相量( |
|
公园 |
转换平衡的两相正交稳定量( |
|
逆克拉克 |
转换平衡的两相求积量( |
|
逆公园 |
转换正交旋转参考帧( |
转换使用这些变量。
ω |
转子速度 |
P. | 电动机极双 |
ω |
转子电速度 |
Θ |
转子电角度 |
X | 相电流或电压 |
该块使用相电流和相电压来估计直流总线电流。正电流表示电池放电。负电流表示电池充电。该块使用这些方程式。
负载功率 |
|
源动力 |
|
直流母线电流 |
|
估计转子扭矩 |
|
单效率源对负载的功率损失 |
|
单效率负载对电源的功率损失 |
|
表现效率的功率损耗 |
方程使用这些变量。
V. |
定子阶段A,B,C电压 |
V. |
估计直流母线电压 |
一世 |
定子a、b、c相电流 |
一世 |
估计直流母线电流 |
Eff | 整体逆变器效率 |
ω |
转子机械速度 |
L. |
q-axis绕组电感 |
L. |
d-axis绕组电感 |
一世 |
Q轴电流 |
一世 |
d-axis当前 |
λ | 永磁磁链 |
P. | 电动机极双 |
指定电损失,在
设置 | 阻止实现 |
---|---|
单效测量 |
用逆变器效率的恒定值计算的电损耗。 |
损失数据表 |
作为电动机速度和负载扭矩的函数计算的电损失。 |
表格效率数据 |
电损耗计算使用逆变器效率,是一个函数的电机速度和负载转矩。
|
对于最佳实践,请使用
效率变为为零速度或零扭矩定义。
你可以考虑在零速度或扭矩时仍然存在的固定损失。
罗伯特·D·洛伦茨,托马斯·利波,唐纳德·w·诺维特尼。"感应电动机的运动控制"
Morimoto, Shigeo, masayka Sanada, Yoji Takeda。采用高性能电流调节器的内置永磁同步电动机的宽速度运行。
[3]李,缪阳。“基于Z源逆变器的永磁同步电动机的磁通弱控制。”硕士论文,马奎特大学,E-Publications @ Marquette,2014年秋季。
[4] Breiz,Fernando,Michael W. Degner和Robert D. Lorenz。“使用复杂向量的当前调节器的分析与设计。”
Briz, Fernando,等。(感应电动机)弱磁场运行中的电流和磁通调节。