如何使用Simscape电气设计电机控制器,第4部分:建模ppwm控制降压转换器
Melda Ulusoy, MathWorks
您将学习如何建模ppwm控制降压转换器,以控制无刷直流电动机的速度。在本视频中,我们参考buck转换器的电路图,并尝试使用Simscape Electrical™的模块建模相同的电路。我们还讨论了如何使用Simscape electric库中可用的内置块来建模BLDC速度控制算法的组件,如三相逆变器、霍尔传感器和换向逻辑。
下载本视频中使用的模型.
看看这个电机控制技术演讲视频学习PWM控制的工作原理。
在这里,我们看到了实现无刷直流电动机PWM控制的两种不同的架构,这是我们之前在我们的一个技术讲座视频中讨论过的。在这个视频中,我们将研究第一个体系结构,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。要了解如何对这些组件建模,不要忘记查看本系列之前的视频。
在这里,我们将建模一个ppwm控制的降压转换器,其电路图如图所示。我们将把它放在这个角落,并参考它,因为我们在Simulink中建模相同的电路。
降压转换器将输入电压降压到输出电压。电压降的大小由PWM信号的占空比决定。我们将从添加一个直流电压源块开始,可提供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,我们添加电感器,指定其参数,然后还添加一个电容来完成电路。
为了控制降压变换器开关的开、关状态,我们使用了以占空比为输入,并根据该占空比输出PWM信号的PWM发生块。我们设置PWM频率以及采样时间,这些都是在MATLAB工作空间中预定义的。为了使降压转换器正常工作,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NOT门。请注意,这两个信号都是Simulink信号,在将它们输入到这些Simscape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,分别连接在降压变换器的输入和输出端,分别测量直流源电压和调制电压。
电压传感器的V端口输出被测电压,我们可以在运行模拟后连接到一个范围查看。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,我们进入块内部,为输入和这两个输出端口贴上标签。
现在我们已经完成了buck转换器的建模,我们可以对模型进行模拟,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。尽管我们在本系列视频中从头构建了所有内容,但请注意Simscape库包括与这些子系统对应的内置块。现在我们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这个块。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相连。所以在这里我们需要连接六个相位的高信号和低信号。然而,由于这个端口需要一个值的矢量,我们首先需要使用六脉冲门复用器对这些信号进行多路复用,然后再将它们连接到G端口。让我们去掉之前构建的逆变器,然后使用复用器向G端口提供矢量。
注意,如果您对端口连接不确定,可以从块对话框中单击“帮助”,该对话框将带您进入文档,在那里您可以找到关于Simscape块等效电路以及端口和端口连接的更多信息。+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。为了将信号送入无刷直流电动机,我们将电机块的三相端口设置为复合。
由于我们对研究电机的调制电压和速度响应感兴趣,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转换器如何采取输入电压500伏,并调整到不同的电压水平,以能够运行电机在不同的速度,如图所示。
在本视频中,我们向您展示了如何建模ppwm控制降压转换器来控制无刷直流电动机的速度。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。在下一集视频中,我们将研究PWM控制的另一种实现。
下载代码及文件
相关产品2022世界杯八强谁会赢?
了解更多
您也可以从以下列表中选择网站:
如何获得最佳的网站性能
选择中国网站(中文或英文)以获得最佳的网站表现。其他MathWorks国家网站没有针对从您的位置访问进行优化。