永磁同步电动机电流控制器

离散时间永磁同步电机电流控制器

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Simscape /电气/控制/ PMSM控制

描述

的永磁同步电动机电流控制器块在转子中实现了一个离散时间基于pi的永磁同步电机(PMSM)电流控制器d-问参考系。

你通常在一系列块中使用这个块，组成一个控制结构。

你可以在d-q帧中生成一个电流参考，用来作为这个块的输入PMSM电流参考发电机。
你可以在abc域通过转换这个块的输出使用公园里叶反变换块。

你可以看到一个完整的控制结构的例子，从机器测量到机器输入，在永磁同步电动机磁场定向控制块。

方程

由于该块的一阶简单性和稳定性，采用后向欧拉方法进行离散化。

在转子参考系中实现的两个PI电流控制器产生参考电压矢量:

$v_{d}^{r e f} = (K_{p_我 d} + K_{我_我 d} \frac{T_{年代} z}{z - 1} ） (我_{d}^{r e f} - 我_{d} ） + v_{d_F F},$

和

$v_{问}^{r e f} = (K_{p_我问} + K_{我_我问} \frac{T_{年代} z}{z - 1} ） (我_{问}^{r e f} - 我_{问} ） + v_{问_F F},$

地点:

$v_{d}^{r e f}$ 和 $v_{问}^{r e f}$ 是d设在和问-轴参考电压，分别。
$我_{d}^{r e f}$ 和 $我_{问}^{r e f}$ 是d设在和问-轴参考电流分别。
$我_{d}$ 和 $我_{问}$ 是d设在和问分别设在电流。
K_{p_id}和K_{p_iq}的比例增益是d设在和问分别设在控制器。
K_{i_id}和K_{i_iq}积分增益为d设在和问分别设在控制器。
v_{d_FF}和v_{q_FF}前馈电压为d设在和问-轴，分别从机器中得到数学方程并作为输入提供。
T_年代为离散控制器的采样时间。

零取消

使用PI控制会导致闭环传递函数为零，这可能会导致闭环响应出现不希望出现的超调。这个零可以通过在前馈路径中引入零抵消块来抵消。离散时间中的零抵消传递函数为:

$G_{Z C_我 d} (z ） = \frac{\frac{T_{年代} K_{我_我 d}}{K_{p_我 d}}}{z + (\frac{T_{年代} - \frac{K_{p_我 d}}{K_{我_我 d}}}{\frac{K_{p_我 d}}{K_{我_我 d}}} ）},$

和

$G_{Z C_我问} (z ） = \frac{\frac{T_{年代} K_{我_我问}}{K_{p_我问}}}{z + (\frac{T_{年代} - \frac{K_{p_我问}}{K_{我_我问}}}{\frac{K_{p_我问}}{K_{我_我问}}} ）} 。$

电压饱和

当定子电压矢量超过电压相位限制时，必须施加饱和V_{ph_max}:

$\sqrt{v_{d}^{2} + v_{问}^{2}} \leq V_{p h_米一个 x},$

在哪里v_d和v_问是d设在和问分别设在电压。

在轴优先化的情况下，电压v₁和v₂介绍了,:

v₁= v_d和v₂= v_问为d设在优先级。
v₁= v_问和v₂= v_d为问设在优先级。

受约束(饱和)电压 $v_{1}^{年代一个 t}$ 和 $v_{2}^{年代一个 t}$ 得到如下:

$v_{1}^{年代一个 t} = 最小值 (马克斯 (v_{1}^{u n 年代一个 t}, - V_{p h_米一个 x} ）, V_{p h_米一个 x} ）$

和

$v_{2}^{年代一个 t} = 最小值 (马克斯 (v_{2}^{u n 年代一个 t}, - V_{2_米一个 x} ）, V_{2_米一个 x} ）,$

地点:

$v_{1}^{u n 年代一个 t}$ 和 $v_{2}^{u n 年代一个 t}$ 为无约束(不饱和)电压。
v_{2 _max}的最大值是v₂即不超过电压相位限制，由 $v_{2_米一个 x} = \sqrt{{(V_{p h_米一个 x} ）}^{2} - {(v_{1}^{年代一个 t} ）}^{2}} 。$

在直轴和正交轴具有相同优先级(d-q等价)的情况下，得到约束电压如下:

$v_{d}^{年代一个 t} = 最小值 (马克斯 (v_{d}^{u n 年代一个 t}, - V_{d_米一个 x} ）, V_{d_米一个 x} ）$

和

$v_{问}^{年代一个 t} = 最小值 (马克斯 (v_{问}^{u n 年代一个 t}, - V_{问_米一个 x} ）, V_{问_米一个 x} ）,$

在哪里

$V_{d_米一个 x} = \frac{V_{p h_米一个 x} | v_{d}^{u n 年代一个 t} |}{\sqrt{{(v_{d}^{u n 年代一个 t} ）}^{2} + {(v_{问}^{u n 年代一个 t} ）}^{2}}}$

和

$V_{问_米一个 x} = \frac{V_{p h_米一个 x} | v_{问}^{u n 年代一个 t} |}{\sqrt{{(v_{d}^{u n 年代一个 t} ）}^{2} + {(v_{问}^{u n 年代一个 t} ）}^{2}}} 。$

积分Anti-Windup

采用了防上发条机制，避免积分器输出饱和。在这种情况下，积分器增益变为:

$K_{我_我 d} + K_{一个 w_我 d} (v_{d}^{年代一个 t} - v_{d}^{u n 年代一个 t} ）$

和

$K_{我_我问} + K_{一个 w_我问} (v_{问}^{年代一个 t} - v_{问}^{u n 年代一个 t} ）,$

在哪里K_{aw_id}和K_{aw_iq}反清盘增益为d设在和问分别设在。

假设

直轴和交轴的植物模型可以用一阶系统近似。
此控制方案仅用于具有正弦磁通分布和磁场绕组的永磁同步电机。

港口

输入

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`idqRef`——参考电流
向量

想要的d- - -问-用于控制PMSM的轴电流，在a。

数据类型:单|双

`容器`——测量电流
向量

实际d- - -问-被控永磁同步电机的轴电流，在A。

数据类型:单|双

`vdqFF`——前馈电压
向量

前馈预控制电压，用V表示。

数据类型:单|双

`VphMax`-最大相电压
标量

每相的最大允许电压，单位为V。

数据类型:单|双

`重置`——外部复位
标量

积分器的外部复位信号(上升边缘)。

数据类型:单|双

输出

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`vdqRef`——参考电压
向量

想要的d- - -问-用于控制PMSM的轴电压，单位为V。

数据类型:单|双

参数

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控制参数

`d轴电流比例增益`- d轴比例增益
`1`(默认)|正数

用于直轴电流控制的PI控制器的比例增益。

`d轴电流积分增益`- d轴积分增益
`One hundred.`(默认)|正数

用于直轴电流控制的PI控制器的积分器增益。

`d轴电流反绕组增益`- d轴反绕组增益
`1`(默认)|正数

用于直轴电流控制的PI控制器的反绕组增益。

`q轴电流比例增益`- q轴比例增益
`1`(默认)|正数

用于正交轴电流控制的PI控制器的比例增益。

`q轴电流积分增益`- q轴积分增益
`One hundred.`(默认)|正数

用于正交轴电流控制的PI控制器的积分器增益。

`q轴电流抗绕组增益`- q轴反收卷增益
`1`(默认)|正数

用于正交轴电流控制的PI控制器的防上发条增益。

`采样时间(继承的-1)`-块采样时间
`1`(默认)|`1`或正数

块的采样时间(-1表示继承)。如果你在一个触发子系统内部使用这个块，将采样时间设置为-1。如果在连续变步长模型中使用此块，则可以显式指定采样时间。

`轴优先级`-电压限制器的轴优先级
`q-axis`(默认)|`d-axis`|`dq等价`

的优先级或维持之间的比率d- - -问-轴，当块限制电压。

`使零取消`——前馈zero-cancellation
`从`(默认)|`在`

在前馈路径上启用或禁用零抵消。

`使预控制电压`——预控制电压
`在`(默认)|`从`

启用或禁用预控电压。

模型的例子

同步磁阻电机速度控制

在基于同步磁阻电机(SynRM)的电驱动中控制转子角速度。高压电池通过受控三相转换器为SynRM供电。理想的转矩源提供负载。控制子系统包括一个基于多速率pi的级联控制结构。该控制结构有一个外部角速度控制环和两个内部电流控制环。可视化子系统包含允许您查看仿真结果的范围。

开放模式

参考文献

[1] Bernardes, T.， V. F. Montagner, H. A. Gründling，和H. Pinheiro。“永磁同步电机无传感器矢量控制的离散时间滑模观测器。”IEEE工业电子学汇刊。2014年第61卷第4期，第1679-1691页。

[2] Carpiuc, S.和C. Lazar。“基于永磁同步机的汽车牵引驱动的快速实时受限预测电流控制。”IEEE运输电气化汇刊。2015年第1卷第4期，第326-335页。

永磁同步电动机电流控制器

描述

方程

零取消