如何使用Simscape电气设计电机控制器,第4部分:建模pwm控制的Buck变换器
Melda Ulusoy, MathWorks
您将学习如何建模pwm控制的降压转换器,以控制BLDC电机的速度。在本视频中,我们参考了buck转换器的电路图,并尝试使用Simscape Electrical™中的块来建模相同的电路。我们还将讨论如何使用Simscape Electrical库中的内置块来建模BLDC速度控制算法的组件,例如三相逆变器、霍尔传感器和换向逻辑。
下载这个视频中使用的模型.
看看这是一个马达控制技术的视频学习PWM控制的工作原理。
在这里,我们看到了两种不同的实现BLDC电机PWM控制的架构,这是我们之前在Tech Talk视频中讨论过的。在这个视频中,我们将在第一个架构上工作,并向您展示如何建模buck转换器。为了实现第一个体系结构,我们将从这个Simulink模型开始,它已经包含了这些子系统。万博1manbetx要学习如何建模这些组件,不要忘记查看我们之前的系列视频。
在这里,我们将建模一个pwm控制的降压变换器,其电路图如图所示。我们将把它放在这个角落里,并在Simulink中建模相同的电路时引用它。万博1manbetx
降压变换器将输入电压降至输出电压。电压降的大小由PWM信号的占空比决定。我们将从添加直流电压源块开始,将提供500伏的输入电压。为了模拟开关,我们插入一个MOSFET块并指定其参数。现在,我们连接这些mosfet,如图所示。接下来,我们添加电感,指定其参数,然后还添加一个电容器,以完成电路。
为了控制buck变换器开关的开和关状态,我们使用PWM发生器组,它以占空比为输入,并根据该占空比输出PWM信号。我们设置PWM频率以及采样时间,这已经在MATLAB工作空间中预定义。为了使降压变换器正常工作,我们将产生的PWM输出连接到第一个开关,并在连接到第二个开关之前将其通过一个NOT门馈电。请注意,这两个信号都是Simulink信号,在将它们输入到这些Simsc万博1manbetxape块之前,我们使用Simulink- ps转换器将它们转换为物理信号。
这个逻辑运算符输出一个布尔值。我们使用数据类型转换块将布尔输出转换为以下块所需的数据类型。接下来,我们抓取两个电压传感器,并将它们连接到buck变换器的输入和输出,分别测量直流源电压和调制电压。
电压传感器的V端口输出测量电压,我们可以在运行模拟后将其连接到示波器上查看。或者,我们可以使用终止符并记录信号,以便使用数据检查器进行可视化。最后,将调制电压输入三相逆变器。让我们选择这些块并为buck转换器创建一个子系统。为了给子系统的输入和输出提供一些特定的名称,我们进入块并标记输入和这两个输出端口。
现在我们已经完成了buck转换器的建模,我们可以模拟模型,看看控制算法是否正常工作。但在此之前,我想提醒你们一些事情。尽管在本系列视频中,我们从头构建了所有内容,但请注意,Simscape库包含与这些子系统对应的内置块。我们现在将演示如何使用内置块来建模这些子系统之一,三相逆变器。
为了插入三相逆变器的内置块,我们在画布上键入“converter”,然后从建议块列表中选择该块。在块对话框中,我们指定逆变器参数。G端口与交换设备的门端子相关联。所以这里我们需要连接六个相的高信号和低信号。然而,由于该端口需要单个矢量值,我们首先需要使用六脉冲门复用器将这些信号复用,然后再将它们连接到端口G。让我们移除之前构建的逆变器,然后使用多路复用器将矢量提供给端口G。
注意,如果您不确定端口连接,可以从块对话框中单击“帮助”,它会将您带到文档,在那里您可以找到更多关于Simscape块等效电路以及端口和端口连接的信息。+和-端口是我们连接电压源块的端子的地方。最后,这个端口输出三相电压,我们可以使用线路电压传感器块测量。为了测量三相电流,我们将电流传感器的端口改为复合端口。现在,为了从这个子系统输出三相电压,我们使用一个物理建模连接端口。为了将信号馈送到无刷直流电机,我们将电机块的三相端口设置为复合。
由于我们感兴趣的是研究调制电压和电机的速度响应,我们将在模拟模型之前记录相关信号。现在,我们运行模型并使用数据检查器查看记录的信号。在这里,我们看到buck转换器如何将500伏的输入电压调整到不同的电压水平,以便能够以不同的速度运行电机,如图所示。
在本视频中,我们向您展示了如何建模pwm控制的降压转换器来控制BLDC电机的速度。我们还讨论了如何使用Simscape库中的内置块对该控制算法的主要组件建模。在下一个视频中,我们将研究PWM控制的另一种实现。
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