从系列:如何使用Simscape Electrical设计电机控制器
Melda Ulusoy, Mathworks
这个视频演示了如何使用PWM控制直接调制三相电压。该换相逻辑模型使换相在正直流源电压和负直流源电压之间以互补的方式切换。这样,电动机看到的三相电压就被平均了。非换向阶段的反电动势电压有帮助我们估计平均相电压的近似值。
下载本视频中使用的模型.
在之前的视频中,我们讨论了这种架构,它实现了一个pwm控制的降压转换器来控制一个无刷直流电机在不同的速度。在这个视频中,我们将展示PWM控制的替代实现,这也是我们在第三个电机控制Tech Talk视频中详细讨论的。
第二个架构与第一个架构的不同之处在于,它不使用降压转换器来降低直流电源电压,而是直接调制三相电压。现在我们将从这个模型开始,它已经包含了子系统,如控制器、三相逆变器、无刷直流电机和传感器。请随意查看我们之前的视频,了解如何使用Simscape Electrical库中的块构建这些子系统。
在第一种结构中,我们在buck变换器子系统下实现了PWM控制。在我们将要构建的这个新架构中,我们将在换向逻辑下实现PWM控制,在这里我们计算发送到三相逆变器的开关模式。那么,让我们进入这个子系统。
在这里,我们看到了我们最终想要实现的实现。我们想要通过直流电源电压来调节三相电压,在这种情况下,直流电源电压为500伏,并使用它在这两个值之间切换换相电压-加上或减去直流电源电压的一半。这样,有效电压即使是通过电机,也会得到平均值。
我们现在的逻辑代表了我们在第三个视频中建立的那个,但它不做任何相位转换。如果我们使用这个逻辑,换相将在整个相应的扇区以恒定的电压被激发。为了用PWM控制正确地切换相位,就像这里看到的,现在我们将修改这个逻辑。
注意,在每个PWM周期内,换向相位在+和之间切换−以互补方式为250伏。例如,在这段时间内,我们对a相和B相进行换向,同时我们用正电压驱动a相,而B相用负电压驱动,反之亦然。为了实现这一点,我们首先用开关模式复制所有这些块,然后反转换向相的位。例如例如,要反转此开关模式,我们只需翻转换向阶段A和C中的1和0。在完成剩余开关模式的翻转后,现在我们添加一个PWM发生器和一个开关,并像这样将它们连接在一起。
PWM发生器的输入是由控制器计算的占空比。所以,我们上去把这个信号输入到换相逻辑,它自动在子系统中创建了一个输入端口。然后我们设置PWM频率和采样时间,这已经在MATLAB工作空间中预定义。接下来,我们将切换阈值更新为正值。这样,在PWM信号的时间,我们将通过一个开关模式从这一节基于当前扇区和在PWM周期的其余部分,我们将通过互补模式。
现在,这个逻辑正确地处理了相位转换。为了查看它是否正确工作,让我们模拟这个模型并查看记录的信号。我们看到速度跟踪很好。测量到的速度用橙色表示,这让我们很难看到用绿色表示的期望速度。这张图显示了500伏特的直流电源电压,在这里我们看到它是如何在正和负250伏特之间交换的。作为这个开关的结果,电机将看到一个平均电压,这将与所显示的虚线类似。
请注意,在非换向阶段看到的反电动势电压有助于我们估计电机看到的近似有效电压。例如,在相位A换向之前,我们读取的反电动势电压为−25伏。所以,我们可以说,马达看到的有效A相电压大约是−使用相同的逻辑,我们可以显示A、B和C相的近似反电动势电压,如图中虚线所示。
综上所述,在本视频中,我们建立了一个实现PWM控制的模型,直接将三相电压调制到无刷直流电机上,以控制其在不同值下的速度。欲了解更多关于无刷直流电机控制的信息,请查看视频下面的链接。
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