感应电动机速度控制

使用Simulink开发和部署电动机速度控制算法万博1manbetx

电机控制区块 

设计和实施电动机控制算法

感应电动机速度控制是在感应电动机中操纵电流以调节速度的过程。虽然通常用于固定频率应用中,但感应电动机在可变频率应用(例如工业驱动器和电动汽车)中很受欢迎。对于可变频率操作,逆变器将电流调节到定子绕组中。

滑动和产生电动机的扭矩

传奇:
黄色箭头 - 产生的扭矩
洋红色箭头 - 旋转定子磁场
蓝色箭头 - 转子速度

感应电动机通过定子和转子中磁场的耦合来运行。定子中的电流产生一个旋转的磁场,该磁场可诱导电流和转子中的滞后磁场。磁场相互作用导致转子以比定子场的旋转速度小的角速度旋转。这种称为滑动的旋转滞后在电动机轴上提供扭矩。电动机上的负载增加将增加滑动和电动机扭矩输出。

对于松鼠笼型感应电动机,使用速度控制面向现场的控制(焦点)调节我d和我使得磁通与我成正比d扭矩与我成正比。这种方法增加了速度范围,并提高了动态和稳态性能。万博1manbetx®让您使用多速率模拟在硬件测试之前在整个电动机的完整操作范围内设计,调整和验证焦点算法。

该模拟图说万博1manbetx明了一种典型的焦点算法,用于控制三相松鼠笼电动机的速度控制。

用于感应电动机速度控制的焦点算法。

用于感应电动机速度控制的焦点算法。

感应电动机控制策略的主要组成部分包括:

  • 内循环(比例综合或PI)
    • Q轴电流控制:调节Q轴电流以控制施加到电动机的电扭矩
    • D轴电流控制:对于野外控制,请调节电流以减少D轴通量,并使电动机以扭矩为代价以旋转高于基线速度
  • 外循环(PI):感应电动机速度控制循环。与内环(电流对照)相比,该循环的采样速率较慢,并生成扭矩设定值。处理设定点以创建内环的D轴和Q轴电流参考
  • 克拉克,公园和反公园变换:在固定和旋转同步帧之间转换
  • 滑动速度估计:由于感应电动机是异步的,因此估计定子和转子频率之间的滑动以计算同步速度和转子的位置
  • 空间向量调制(SVM):生成调制脉冲以控制逆变器中的电源电子开关
  • 速度传感器:可以使用A的速度来测量正交编码器或其他传感器。对于传感器对感应电动机的控制,基于观察者的算法替代了物理传感器,并实时估计电动机速度。

SIMSCAPE Electrical™电动机控制区块™提供感应电动机面向现场的控制电动机速度控制的模拟模型开发示例。使用Simulink模拟感应电动机速度控制有助于您减少原型测试,并让您验证控制算法的鲁棒性到万博1manbetx在硬件上测试不切实际的故障条件。

使用SIMSCAPE电气和电动机控制模块,电动机控制工程师开发感应电动机速度控制通过:

  • 建模感应电动机,逆变器以及速度和电流控制器
  • 使用控制设计技术自动传感电动机速度控制环收益
  • 设计观察者算法来估计转子位置和速度。
  • 模拟启动,关机和错误模式以及设计衍生和保护逻辑以确保安全操作
  • 在正常和异常操作场景下运行电动机和控制器的闭环模拟,以测试系统性能
  • 从模型中生成ANSI,ISO或处理器优化的C代码和HDL,用于快速原型制作,循环测试和生产实现
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