实现磁场定向控制(FOC)感应电机的驱动模式
的磁场定向控制感应电机驱动块表示用于感应电动机的标准矢量或转子磁场定向控制驱动器。该驱动器具有基于间接或前馈矢量控制方法的闭环速度控制。转速控制回路输出机器的参考电磁转矩和转子磁链。基于间接矢量控制策略,导出了定子电流的参考直接分量和参考正交分量,分别对应于指令转子磁链和转矩。然后,定子电流的参考dq分量通过滞后带或PWM电流控制器为逆变器获得所需的门信号。
与标量控制驱动器相比,这种驱动器的主要优点是其快速的动态响应。通过解耦(转子磁链定向)控制来管理机器中转矩和磁链之间的固有耦合效应,这使得转矩和磁链可以独立控制。然而,由于其计算复杂性,该驱动器的实现需要快速计算处理器或dsp。
请注意
在Simscape™电气™专门的电力系统软件磁场定向控制感应电机驱动块通常被称为AC3
马达驱动。
的磁场定向控制感应电机驱动block使用Electric Drives / Fundamental Drive blocks库中的这些块:
调速控制器(AC)
矢量控制器
直流总线
逆变器(三相)
模型是离散的。采用2µS的时间步长。为了模拟数字控制器设备,控制系统有两个不同的采样时间:
转速控制器采样时间
FOC采样时间
速度控制器的采样时间必须是FOC采样时间的倍数。后一个采样时间必须是模拟时间步长的倍数。平均值逆变器允许使用更大的仿真时间步长,因为它不会产生小的时间常数(由于RC缓冲器)固有的详细转换器。当FOC采样时间为60µs时,模拟时间步长为60µs时,获得了较好的模拟结果。该时间步长不能高于FOC时间步长。
选择输出变量的组织方式。如果您选择多路输出总线
(默认),块有三个独立的输出总线电机,转换器和控制器变量。如果您选择单输出总线
,所有变量输出在一个总线上。
在详细逆变器和平均值逆变器之间选择。默认是详细的
.
在负载转矩、电机转速和机械旋转端口之间进行选择,作为机械输入。默认是转矩Tm
.
如果您选择并应用负载转矩,则根据以下描述机械系统动力学的微分方程,输出的是电机转速:
这个机械系统包含在电机模型中。
如果你选择电机转速作为机械输入,那么你就得到了电磁转矩作为输出,允许你从外部表示机械系统动力学。内部机械系统没有使用这个机械输入选择,惯性和粘性摩擦参数没有显示出来。
对于机械旋转端口,连接端口S为机械输入和输出。它允许直接连接到Simscape环境。电机的机械系统也包含在驱动器中,并基于相同的微分方程。
看到双电机驱动的机械耦合.
选中此复选框时,电动机
,Conv
,Ctrl
测量输出使用信号名称来识别总线标签。对于要求总线信号标签只有字母数字字符的应用程序,请选择此选项。
当清除此复选框(默认)时,测量输出使用信号定义来识别总线标签。标签包含与某些Simulink不兼容的非字母数字字符万博1manbetx®应用程序。
当您选择此复选框时,电机转速是根据基于模型参考自适应系统(MRAS)技术的终端电压和电流估计的。的无传感器TAB包含估计器控制器参数。
当清除此复选框时,电机速度由内部速度传感器测量无传感器标签不显示在块掩码上。
的整流器部份转换器和直流总线选项卡显示通用桥基本块(powerlib)库的块。有关通用桥接参数的更多信息,请参阅通用桥参考页面。
直流母线电容(F).默认为2000年e-6
.
制动斩波电阻用于避免母线在电机减速或负载扭矩趋向于加速电机时的过电压(欧姆)。默认是8
.
制动斩波频率(Hz)。默认是4000
.
当母线电压达到迟滞带上限(V)时,动态制动被激活。下图展示了制动斩波迟滞逻辑。默认是320
.
当母线电压达到迟滞带下限(V)时,动态制动被关闭。斩波迟滞逻辑如下图所示。默认是310
.
的逆变器部份转换器和直流总线选项卡显示通用桥基本块(powerlib)库的块。有关通用桥接参数的更多信息,请参阅通用桥参考页面。
平均值逆变器使用的参数如下:
三相电压源的频率(Hz)。默认是60
.
逆变器开关的导通电阻(欧姆)。默认是1 e - 3
.
电机加速过程中允许的最大速度变化(rpm/s)。正值过大会引起直流母线欠压。该参数仅在调速模式下使用。默认是900
.
电机减速时允许的最大速度变化(rpm/s)。负值过大会引起直流母线过压。该参数仅在调速模式下使用。默认是-900年
.
速度测量一阶低通滤波器截止频率(Hz)。该参数仅在调速模式下使用。默认是1000
.
速度控制器采样时间(s)。采样时间必须是仿真时间步长的倍数。默认是100年e-6
.
速度控制器按比例增益。该参数仅在调速模式下使用。默认是300
.
速度控制器的积分增益。该参数仅在调速模式下使用。默认是2000
.
电流控制器施加给电机的最大负要求转矩(N.m)。默认是-1200年
.
电流控制器施加到电机上的最大正所需转矩(N.m)。默认是1200
.
磁链控制器按比例增益。默认是One hundred.
.
通量控制器积分增益。默认是30.
.
磁通控制器最大负输出(Wb)。默认是-2
.
磁通控制器最大正输出(Wb)。默认是2
.
磁通估计一阶滤波器截止频率(Hz)。默认是16
.
FOC控制器采样时间(s)。采样时间必须是仿真时间步长的倍数。默认是20 e-6
.
当前迟滞带宽。该值是围绕当前设定点对称分布的总带宽(一).默认是10
.下图说明了当前设定点为is的情况*当前的迟滞带宽被设置为dx。
使用平均值逆变器时不使用该参数。
变频器最大开关频率(Hz)。使用平均值逆变器时不使用该参数。默认是20000
.
选择此选项可显示或隐藏“自动调优控制”工具的参数。
指定用于计算速度控制器(AC)块的Kp和Ki增益的阻尼因子。默认是0.9
.
属性所需的设置时间调速控制器(AC)块。这是控制器响应达到并保持在目标值的5%范围内所需的时间。默认是0.1
.
指定带宽和调节器的固有频率之间的比率。默认是30.
.
计算成比例增加而且积分增益参数说明调速控制器(AC)以及矢量控制器块。计算是基于期望阻尼[zeta],期望响应时间@ 5%,带宽比(InnerLoop/SpeedLoop)参数。的掩码中显示计算值开车块。点击应用或好吧来确认它们。
指定用于调整电机速度的PI调节器的比例增益值。
默认是5000
.
指定用于调优电机速度的PI调节器的积分增益值。
默认是50
.
指定PI控制器的输出上限。
默认是500
.
指定PI控制器的输出下限。
默认是-500年
.
控制器采样时间,单位为s。采样时间必须是仿真时间步长的倍数。默认是2 e-06
.
SP
速度或扭矩设定点。速度设定点可以是阶跃函数,但速度变化率将遵循加速/减速坡道。如果负载转矩和转速符号相反,则加速转矩为电磁转矩和负载转矩之和。
Tm
或Wm
机械输入:负载转矩(Tm)或电机转速(Wm)。对于机械旋转端口(S),删除此输入。
A b c
电机驱动的三相端子。
Wm
,Te
或年代
机械输出:电机转速(Wm)、电磁转矩(Te)或机械转动端口(S)。
当输出总线模式参数设置为多路输出总线时,块有以下三条输出总线:
电动机
电机测量矢量。这个矢量允许您使用总线选择器块观察电机的变量。
Conv
三相变换器测量矢量。这个向量包含:
直流母线电压
整流输出电流
逆变器输入电流
注意,所有电桥的电流和电压值都可以用万用表块。
Ctrl
控制器测量向量。这个向量包含:
扭矩参考
速度误差(速度参考斜坡与实际速度之差)
速度参考斜坡或扭矩参考
当输出总线模式参数设置为单输出总线时,块将Motor、Conv和Ctrl输出组合为单个总线输出。
该库包含一个3马力和200马力的驱动器参数集。这两个驱动器的规格如下表所示。
3马力和200马力驱动规格
3马力驱动 |
200马力驱动 |
||
---|---|---|---|
驱动输入电压 |
|||
振幅 |
220 V |
460 V |
|
频率 |
60赫兹 |
60赫兹 |
|
电机标称值 |
|||
权力 |
3惠普 |
200马力 |
|
速度 |
1705转 |
1785转 |
|
电压 |
220 V |
460 V |
[1] Bose, b.k。现代电力电子与交流驱动“,.上马鞍河,新泽西州:Prentice-Hall, 2002。
[2]格雷特,G.和G.克拉克。Actionneurs规程.巴黎:Éditions Eyrolles, 1997。
[3]克劳斯p.c.电机分析.纽约:麦格劳-希尔,1986年。