该项目的控制参考

计算每安培最大转矩(MTPA)和弱场操作的参考电流

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电机控制块集/控件/控制参考

描述

的<年代p一个n class="block">该项目的控制参考块计算d设在和问每安培最大转矩(MTPA)和弱场操作的-轴参考电流值。计算出的参考电流值为永磁同步电机(PMSM)提供了有效的输出。

该块接受参考扭矩和反馈机械速度，并输出相应的机械速度d- - -问-轴MTPA和弱场操作的参考电流值。

该模块通过求解数学关系计算参考电流值。计算采用国际单位制。当使用Per-Unit (PU)系统时，块将PU输入信号转换为SI单位执行计算，并在输出时将它们转换回PU值。

这些方程描述了参考的计算d设在和问-轴按块的当前值:

永磁同步电机数学模型

这些模型方程描述了永磁同步电机在转子磁链参考系中的动力学:

$v_{d} ＝我_{d} R_{年代} + \frac{d λ_{d}}{d t} - ω_{e} l_{问} 我_{问}$

$v_{问} ＝我_{问} R_{年代} + \frac{d λ_{问}}{d t} + ω_{e} l_{d} 我_{d} + ω_{e} λ_{p 米}$

$λ_{d} ＝ l_{d} 我_{d} + λ_{p 米}$

$λ_{问} ＝ l_{问} 我_{问}$

$T_{e} ＝ \frac{3.}{2} p （ λ_{p 米} 我_{问} + （ l_{d} - l_{问} ）我_{d} 我_{问} ）$

$T_{e} - T_{l} ＝ J \frac{d ω_{米}}{d t} + B ω_{米}$

地点:

$v_{d}$ 是d设在电压(伏)。
$v_{问}$ 是问设在电压(伏)。
$我_{d}$ 是d设在电流(安培)。
$我_{问}$ 是问设在电流(安培)。
$R_{年代}$ 为定子相位绕组电阻(欧姆)。
$λ_{p 米}$ 为永磁体磁链(Weber)。
$λ_{d}$ 是d-轴通量联动(Weber)。
$λ_{问}$ 是问-轴通量联动(Weber)。
$ω_{e}$ 为定子电压频率对应的电速度(Radians/ sec)。
$ω_{米}$ 为转子机械转速(Radians/ sec)。
$l_{d}$ 是d-轴绕组电感(Henry)。
$l_{问}$ 是问-轴绕组电感(Henry)。
$T_{e}$ 为永磁同步电机产生的机电转矩(Nm)。
$T_{l}$ 为负载转矩(Nm)。
$p$ 为电机极对数。
$J$ 惯性系数(kg-m<年代up>2）.
$B$ 摩擦系数(kg-m<年代up>2/秒)。

基地的速度

基本转速是电机在额定电压和额定负载下的最大转速，在弱磁场区域之外。这些方程描述了电机基本转速的计算。

逆变器电压约束通过计算d设在和问设在电压:

$v_{d o} ＝ - ω_{e} l_{问} 我_{问}$

$v_{问 o} ＝ ω_{e} （ l_{d} 我_{d} + λ_{p 米} ）$

$v_{米一个 x} ＝ \frac{v_{d c}}{\sqrt{3.}} - R_{年代} 我_{米一个 x} \geq \sqrt{v_{d o}^{2} + v_{问 o}^{2}}$

电流限制圆定义了电流约束，可以认为:

$我_{米一个 x}^{2} ＝我_{d}^{2} + 我_{问}^{2}$

在上式中，<年代p一个n class="inlineequation"> $我_{d}$ 对于表面永磁同步电机，为零。对于内部永磁同步电机，值为<年代p一个n class="inlineequation"> $我_{d}$ 而且<年代p一个n class="inlineequation"> $我_{问}$ 与MTPA相对应的。

利用上述关系，我们可以计算出基本速度为:

$ω_{b 一个年代 e} ＝ \frac{1}{p} \cdot \frac{v_{米一个 x}}{\sqrt{{（ l_{问} 我_{问} ）}^{2} + {（ l_{d} 我_{d} + λ_{p 米} ）}^{2}}}$

地点:

$ω_{e}$ 为定子电压频率对应的电速度(Radians/ sec)。
$ω_{b 一个年代 e}$ 为电机的机械基本速度(弧度/秒)。
$我_{d}$ 是d设在电流(安培)。
$我_{问}$ 是问设在电流(安培)。
$v_{d o}$ 是d设在电压时<年代p一个n class="inlineequation"> $我_{d}$ 是零(伏)。
$v_{问 o}$ 是问设在电压时<年代p一个n class="inlineequation"> $我_{问}$ 是零(伏)。
$l_{d}$ 是d-轴绕组电感(Henry)。
$l_{问}$ 是问-轴绕组电感(Henry)。
$R_{年代}$ 为定子相位绕组电阻(欧姆)。
$λ_{p 米}$ 为永磁体磁链(Weber)。
$v_{d}$ 是d设在电压(伏)。
$v_{问}$ 是问设在电压(伏)。
$v_{米一个 x}$ 为提供给电机的最大基线至零位电压(峰)(伏)。
$v_{d c}$ 为提供给逆变器的直流电压(伏特)。
$我_{米一个 x}$ 为电机的最大相电流(峰值)(安培)。
$p$ 为电机极对数。

表面永磁同步电动机

对于表面PMSM，可以通过使用零来实现最大扭矩d电机转速低于基本转速时的-轴电流。对于弱场操作，参考d-轴电流由恒压恒功率控制(CVCP)算法计算，定义如下:

如果<年代p一个n class="inlineequation"> $ω_{米} \leq ω_{b 一个年代 e}$ ：

$我_{d ＿米 t p 一个} ＝ 0$
$我_{问＿米 t p 一个} ＝ \frac{T^{r e f}}{\frac{3.}{2} \cdot p \cdot λ_{p 米}}$
$我_{d ＿年代一个 t} ＝我_{d ＿米 t p 一个} ＝ 0$
$我_{问＿年代一个 t} ＝坐（我_{问＿米 t p 一个} ，我_{马克斯} ）$

如果<年代p一个n class="inlineequation"> $ω_{米} > ω_{b 一个年代 e}$ ：

$我_{d ＿ f w} ＝ \frac{（ ω_{e ＿ b 一个年代 e} - ω_{e} ） λ_{p 米}}{ω_{e} l_{d}}$
$我_{d ＿年代一个 t} ＝马克斯（我_{d ＿ f w} ， - 我_{马克斯} ）$
$我_{问＿ f w} ＝ \frac{T^{r e f}}{\frac{3.}{2} \cdot p \cdot λ_{p 米}}$
$我_{问＿ l 我米} ＝ \sqrt{我_{米一个 x}^{2} - 我_{d ＿年代一个 t}^{2}}$
$我_{问＿年代一个 t} ＝坐（我_{问＿ f w} ，我_{问＿ lim} ）$

用于计算的饱和函数<年代p一个n class="inlineequation"> $我_{问＿年代一个 t}$ 描述如下:

如果<年代p一个n class="inlineequation"> $我_{问＿ f w} < - 我_{问＿ l 我米}$ ，

$我_{问＿年代一个 t} ＝ - 我_{问＿ l 我米}$

如果<年代p一个n class="inlineequation"> $我_{问＿ f w} > 我_{问＿ l 我米}$ ，

$我_{问＿年代一个 t} ＝我_{问＿ l 我米}$

如果<年代p一个n class="inlineequation"> $- 我_{问＿ l 我米} \leq 我_{问＿ f w} \geq 我_{问＿ l 我米}$ ，

$我_{问＿年代一个 t} ＝我_{问＿ f w}$

该块输出以下值:

$我_{d}^{r e f} ＝我_{d ＿年代一个 t}$

$我_{问}^{r e f} ＝我_{问＿年代一个 t}$

地点:

$ω_{e}$ 为定子电压频率对应的电速度(Radians/ sec)。
$ω_{米}$ 为转子机械转速(Radians/ sec)。
$ω_{b 一个年代 e}$ 为电机的机械基本速度(弧度/秒)。
$ω_{e ＿ b 一个年代 e}$ 为电机的电气基本速度(弧度/秒)。
$我_{d ＿米 t p 一个}$ 是d-轴相电流对应MTPA(安培)。
$我_{问＿米 t p 一个}$ 是问-轴相电流对应MTPA(安培)。
$T^{r e f}$ 为参考力矩(Nm)。
$p$ 为电机极对数。
$λ_{p 米}$ 为永磁体磁链(Weber)。
$我_{d ＿ f w}$ 是d-轴弱电场电流(安培)。
$我_{问＿ f w}$ 是问-轴弱电场电流(安培)。
$l_{d}$ 是d-轴绕组电感(Henry)。
$我_{米一个 x}$ 为电机的最大相电流(峰值)(安培)。
$我_{d ＿年代一个 t}$ 是d轴饱和电流(安培)。
$我_{问＿年代一个 t}$ 是问轴饱和电流(安培)。
$我_{d}^{r e f}$ 是d-轴电流对应参考转矩和参考速度(安培)。
$我_{问}^{r e f}$ 是问-轴电流对应参考转矩和参考速度(安培)。

室内永磁同步电动机

对于一个内部PMSM，你可以通过计算最大扭矩d设在和问转矩方程中的-轴参考电流。对于弱场操作，参考d-轴电流由限压限流最大转矩控制(VCLMT)算法计算。

MTPA和弱场操作的参考电流由以下公式定义:

$我_{米＿ r e f} ＝ \frac{2 \cdot T^{r e f}}{3. \cdot p \cdot λ_{p 米}}$

$我_{米} ＝最小值（我_{米＿ r e f} ，我_{马克斯} ）$

$我_{d ＿米 t p 一个} ＝ \frac{λ_{p 米}}{4 （ l_{问} - l_{d} ）} - \sqrt{\frac{λ_{p 米}^{2}}{16 {（ l_{问} - l_{d} ）}^{2}} + \frac{我_{米}^{2}}{2}}$

$我_{问＿米 t p 一个} ＝ \sqrt{我_{米}^{2} - {（我_{d ＿米 t p 一个} ）}^{2}}$

$v_{d o} ＝ - ω_{e} l_{问} 我_{问}$

$v_{问 o} ＝ ω_{e} （ l_{d} 我_{d} + λ_{p 米} ）$

$v_{d o}^{2} + v_{问 o}^{2} ＝ v_{马克斯}^{2}$

${（ l_{问} 我_{问} ）}^{2} + {（ l_{d} 我_{d} + λ_{p 米} ）}^{2} \leq \frac{v_{米一个 x}^{2}}{ω_{e}^{2}}$

$我_{问} ＝ \sqrt{我_{米一个 x}^{2} - 我_{d}^{2}}$

$（ l_{d}^{2} - l_{问}^{2} ）我_{d}^{2} + 2 λ_{p 米} l_{d} 我_{d} + λ_{p 米}^{2} + l_{问}^{2} 我_{米一个 x}^{2} - \frac{v_{米一个 x}^{2}}{ω_{e}^{2}} ＝ 0$

$我_{d ＿ f w} ＝ \frac{- λ_{p 米} l_{d} + \sqrt{{（ λ_{p 米} l_{d} ）}^{2} - （ l_{d}^{2} - l_{问}^{2} ）（ λ_{p 米}^{2} + l_{问}^{2} 我_{米一个 x}^{2} - \frac{v_{米一个 x}^{2}}{ω_{e}^{2}} ）}}{（ l_{d}^{2} - l_{问}^{2} ）}$

$我_{问＿ f w} ＝ \sqrt{我_{米一个 x}^{2} - 我_{d ＿ f w}^{2}}$

如果<年代p一个n class="inlineequation"> $ω_{米} \leq ω_{b 一个年代 e}$ ，

$我_{d}^{r e f} ＝我_{d ＿米 t p 一个}$

$我_{问}^{r e f} ＝我_{问＿米 t p 一个}$

如果<年代p一个n class="inlineequation"> $ω_{米} > ω_{b 一个年代 e}$ ，

$我_{d}^{r e f} ＝马克斯（我_{d ＿ f w} ， - 我_{马克斯} ）$

$我_{问＿ f w} ＝ \sqrt{我_{米一个 x}^{2} - 我_{d ＿ f w}^{2}}$

如果<年代p一个n class="inlineequation"> $我_{问＿ f w} < 我_{米}$ ，

$我_{问}^{r e f} ＝我_{问＿ f w}$

如果<年代p一个n class="inlineequation"> $我_{问＿ f w} \geq 我_{米}$ ，

$我_{问}^{r e f} ＝我_{米}$

对于负参考扭矩值，的符号<年代p一个n class="inlineequation"> $我_{米}$ 而且<年代p一个n class="inlineequation"> $我_{问}^{r e f}$ 更新，并相应地修改方程。

地点:

$我_{米＿ r e f}$ 为产生参考转矩的估计最大电流(安培)。
$我_{米}$ 为估计最大电流饱和值(安培)。
$我_{d ＿马克斯}$ 是最大的d-轴相电流(峰值)(安培)。
$我_{问＿马克斯}$ 是最大的问-轴相电流(峰值)(安培)。
$T^{r e f}$ 为参考力矩(Nm)。
$我_{d}^{r e f}$ 是d-轴电流分量对应参考转矩和参考转速(安培)。
$我_{问}^{r e f}$ 是问-轴电流分量对应参考转矩和参考转速(安培)。
$p$ 为电机极对数。
$λ_{p 米}$ 为永磁体磁链(Weber)。
$我_{d ＿米 t p 一个}$ 是d-轴相电流对应MTPA(安培)。
$我_{问＿米 t p 一个}$ 是问-轴相电流对应MTPA(安培)。
$l_{d}$ 是d-轴绕组电感(Henry)。
$l_{问}$ 是问-轴绕组电感(Henry)。
$我_{米一个 x}$ 为电机的最大相电流(峰值)(安培)。
$v_{米一个 x}$ 为提供给电机的最大基线至零位电压(峰)(伏)。
$v_{d o}$ 是d设在电压时<年代p一个n class="inlineequation"> $我_{d}$ 是零(伏)。
$v_{问 o}$ 是问设在电压时<年代p一个n class="inlineequation"> $我_{问}$ 是零(伏)。
$ω_{e}$ 为定子电压频率对应的电速度(Radians/ sec)。
$我_{d}$ 是d设在电流(安培)。
$我_{问}$ 是问设在电流(安培)。
$我_{d ＿ f w}$ 是d-轴弱电场电流(安培)。
$我_{问＿ f w}$ 是问-轴弱电场电流(安培)。
$ω_{b 一个年代 e}$ 为电机的机械基本速度(弧度/秒)。

港口

输入

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`T<年代up>裁判`-参考扭矩值
<年代p一个n class="add_font_color_general remove_bold">标量

参考转矩输入值，block为其计算参考电流。

数据类型:单|双|不动点

`⍵<年代ub>米`——机械速度
<年代p一个n class="add_font_color_general remove_bold">标量

参考机械转速值，块计算参考电流。

数据类型:单|双|不动点

输出

全部展开

`我<年代ub>d^裁判`——参考d设在当前
<年代p一个n class="add_font_color_general remove_bold">标量

参考d-轴相电流，可以有效地产生输入转矩和转速值。

数据类型:单|双|不动点

`我<年代ub>问^裁判`——参考问设在当前
<年代p一个n class="add_font_color_general remove_bold">标量

参考问-轴相电流，可以有效地产生输入转矩和转速值。

数据类型:单|双|不动点

参数

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`类型的电动机`—PMSM的类型
<年代p一个n class="add_font_color_general remove_bold">`室内永磁同步电动机`(默认)|表面永磁同步电动机

永磁同步电机的类型取决于永磁体的位置。

`极对数`-可用极对的数目
<年代p一个n class="add_font_color_general remove_bold">`4`(默认)|标量

电机中可用的极对数目。

`每相定子电阻(欧姆)`-定子相位绕组电阻(欧姆)
<年代p一个n class="add_font_color_general remove_bold">`0.36`(默认)|标量

定子相位绕组的电阻(欧姆)。

依赖关系

若要启用此参数，请设置<年代trong class="guilabel">类型的电动机来室内永磁同步电动机．

`定子d轴电感(H)`- - - - - -d-轴定子绕组电感
<年代p一个n class="add_font_color_general remove_bold">`0.2 e - 3`(默认)|标量

定子绕组电感(亨利)沿d-轴的旋转dq参考系。

`定子q轴电感(H)`- - - - - -问-轴定子绕组电感
<年代p一个n class="add_font_color_general remove_bold">`0.4 e - 3`(默认)|标量

定子绕组电感(亨利)沿问-轴的旋转dq参考系。

依赖关系

若要启用此参数，请设置<年代trong class="guilabel">类型的电动机来室内永磁同步电动机．

`永磁磁链(Wb)`——永磁体的磁通联动
<年代p一个n class="add_font_color_general remove_bold">`6.4 e - 3`(默认)|标量

定子绕组和转子上的永磁体之间的磁通联动(韦伯)。

`最大电流(A)`-电机最大相电流限制(安培)
<年代p一个n class="add_font_color_general remove_bold">`7.1`(默认)|标量

电机的最大相电流限制(安培)。

`直流电压(V)`-直流母线电压(伏)
<年代p一个n class="add_font_color_general remove_bold">`24`(默认)|标量

直流母线电压(伏)

依赖关系

若要启用此参数，请设置<年代trong class="guilabel">类型的电动机来室内永磁同步电动机．

`输入信号的单位`-块输入值的单位
<年代p一个n class="add_font_color_general remove_bold">`单位(PU)`(默认)|国际标准单位

块输入值的单位。

`基础速度(转速)`-电机基本转速(rpm)
<年代p一个n class="add_font_color_general remove_bold">`4107`(默认)|标量

电机在额定电压和额定电流在弱磁场区域外时的转速。

`基极电流(A)`-单位转换的基极电流(安培)
<年代p一个n class="add_font_color_general remove_bold">`19.3`(默认)|标量

每单位对应1的电流。我们建议您使用模数转换器(ADC)检测到的最大电流作为基极电流。

依赖关系

若要启用此参数，请设置<年代trong class="guilabel">输入信号的单位来单位(PU)．

`基地转矩(Nm)`-单位转换的基本扭矩(Nm)
<年代p一个n class="add_font_color_general remove_bold">`0.74112`(默认)|标量

每单位对应1的扭矩。看到<一个href="//www.ru-cchi.com/help/mcb/gs/per-unit-system.html" class="a">单位系统请点击页面查看更多详细信息。

此参数不可配置，并且使用使用其他参数内部计算的值。

依赖关系

要显示此参数，请设置<年代trong class="guilabel">输入信号的单位来单位(PU)．

模型的例子

永磁同步电机的弱磁场控制(MTPA)

采用场向控制(FOC)技术控制三相永磁同步电机的转矩和速度。FOC算法需要转子位置反馈，由正交编码器传感器获得。FOC (Field-Oriented Control)的详细介绍请参见FOC (Field-Oriented Control)。

开放的例子

参考文献

[1]现代电力电子和交流驱动器。普伦蒂斯霍尔,2001年。isbn - 0 - 13 - 016743 - 6。

[２]森本，茂雄，Sanada Masayuka，武田洋次。高速运转的内部永磁同步电机与高性能的电流调节器。IEEE工业应用汇刊，第30卷，第4期，1994年7 / 8月，第920-926页。

[3]李,央。基于z源逆变器的永磁同步电机弱磁控制。硕士论文，马凯特大学，e-Publications@Marquette, 2014年秋季。

［4］布里兹，费尔南多，迈克尔·w·德格纳，罗伯特·d·洛伦兹。“用复向量分析和设计当前的调节器。”IEEE工业应用汇刊，第36卷，第3期，2000年5 / 6月，第817-825页。

［5］洛伦兹、罗伯特·D、托马斯·利波和唐纳德·w·诺沃特尼。“用感应电机进行运动控制。”IEEE学报，第82卷，第8期，1994年8月，第1215-1240页。

[6]布里兹，费尔南多等人。[感应电动机]弱磁场运行中的电流和磁通调节。IEEE工业应用汇刊，第37卷，第1期，2001年1 / 2月，第42-50页。

[7]TI应用笔记，“用于IPMSM电机驱动的具有磁通减弱和MTPA的无传感器foc”。

该项目的控制参考