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ACIM Control Reference

计算感应电机磁场定向控制的参考电流

自 R2020b 起

库:
Motor Control Blockset / Controls / Control Reference
Motor Control Blockset HDL Support / Controls / Control Reference

描述

ACIM Control Reference 模块为磁场定向控制(和弱磁)操作计算 d 轴和 q 轴的参考电流。

该模块接受参考转矩和反馈机械转速,并输出对应的 d 和 q 轴参考电流。

该模块通过求解数学关系来计算参考电流值。计算使用 SI 单位制。使用标幺 (PU) 制时(将输入单位参数设置为标幺 (PU)),该模块将 PU 输入信号转换为 SI 单位以执行计算,并在输出端将其转换回 PU 值。

这些方程描述该模块如何计算参考 d 轴和 q 轴的电流值。

感应电机的数学模型

这些模型方程描述转子磁通参考系中感应电机的动态特性:

感应电机的电感表示为,

Ls= Lls+ Lm

Lr= Llr+ Lm

σ=1(Lm2LsLr)

定子电压表示为,

vsd= Rsisd+σLsdisddt+LmLrdλrddtωeσLsisq

vsq= Rsisq+σLsdisqdt+LmLrωeλrd+ωeσLsisd

在前面的方程中,磁链可以表示为,

λsd= LmLrλrd+σLsisd

λsq= σLsisq

τrdλrddt+ λrd=Lmisd

如果我们保持转子磁通不变,并且 d 轴与转子磁通参考系对齐,则我们可以推断:

λrd=Lmisd

λrq=0

下列方程描述机械动态特性,

Te=32p(LmLr)λrdisq

Te TL=Jdωmdt +Bωm

下列方程描述转差速度,

τr= (LrRr)

ωe_slip= (Lmisqrefτrλrd)

ωe= ωr+ωe_slip

θe= ωe dt=(ωr+ωe_slip)dt=θr+θslip

参考电流计算

下列方程显示参考电流的计算,

isd_0=λrdLm

isq_req= Tref32p(LmLr)λrd

在低于基转速和弱磁区域运行时,参考电流的计算方法有所不同,

如果 ωm ωrated,则:

isd_sat=min(isd_0,imax)

如果 ωm> ωrated,则:

isd_fw=isd_0(ωratedωm)

isd_sat=min(isd_fw,imax)

下列方程指示 q 轴电流计算,

isq_lim= imax2 isd_sat2

isq_sat=sat(isq_lim,isq_req)

该模块输出以下值,

isdref=isd_sat

isqref=isq_sat

其中:

  • p 是电机的极对数。

  • Rs 是定子相绕组电阻(欧姆)。

  • Rr 是转子相对于定子的电阻(欧姆)。

  • Lls 是定子漏感(亨)。

  • Llr 是转子泄漏电感(亨)。

  • Ls 是定子电感(亨)。

  • Lm 是磁化电感(亨)。

  • Lr 是转子相对于定子的电感(亨)。

  • σ 是感应电机的总漏磁因子。

  • τr 是转子时间常量(秒)。

  • vsdvsq 是定子的 d 轴和 q 轴电压(伏)。

  • isdisq 是定子的 d 轴和 q 轴电流(安培)。

  • isd_0 是定子的额定 d 轴电流,也称为磁化电流(安培)。

  • imax 是电机的最大相电流(峰值)(安培)。

  • λsd 是定子的 d 轴磁链(韦伯)。

  • λsq 是定子的 q 轴磁链(韦伯)。

  • λrd 是转子的 d 轴磁链(韦伯)。

  • λrq 是转子的 q 轴磁链(韦伯)。

  • ωe_slip 是转子的电气转差速度(弧度/秒)。

  • ωslip 是转子的机械转差速度(弧度/秒)。

  • ωe 是对应于定子电压频率的电角速度(弧度/秒)。

  • ωm 是转子机械转速(弧度/秒)。

  • ωr 是转子电角速度(弧度/秒)。

  • ωrated 是电机的额定机械转速(弧度/秒)。

  • Te 是电机产生的机电转矩 (Nm)。

端口

输入

全部展开

模块为其计算参考电流的参考转矩输入值。

数据类型: single | double | fixed point

模块为其计算参考电流的参考机械转速值。

数据类型: single | double | fixed point

输出

全部展开

参考 d 轴定子电流值。

数据类型: single | double | fixed point

参考 q 轴定子电流值。

数据类型: single | double | fixed point

参数

全部展开

感应电机中可用的极对数。

与转子绕组相关的泄漏磁通产生的电感(以亨为单位)。

由磁化磁通产生的电感(以亨为单位)。

感应电机的额定磁通(以韦伯为单位)。

基于电机数据表的感应电机的额定转速(以 rpm 为单位)。

感应电机的同步转速(以 rpm 为单位)。

感应电机的相电流最大限值(安培)。

输入值的单位。

标幺制的基电流(以安培为单位)。

依存关系

要启用此参数,请将输入单位设置为标幺(PU)

标幺制的基转矩(以 Nm 为单位)。有关详细信息,请参阅标幺制页。

此参数不可配置,它使用的值是使用其他参数内部计算获得的。

依存关系

要显示此参数,请将输入单位设置为标幺(PU)

参考

[1] B. Bose, Modern Power Electronics and AC Drives. Prentice Hall, 2001. ISBN-0-13-016743-6.

[2] Lorenz, Robert D., Thomas Lipo, and Donald W. Novotny. "Motion control with induction motors." Proceedings of the IEEE, Vol. 82, Issue 8, August 1994, pp. 1215-1240.

[3] W. Leonhard, Control of Electrical Drives, 3rd ed. Secaucus, NJ, USA:Springer-Verlag New York, Inc., 2001.

[4] Briz, Fernando, Michael W. Degner, and Robert D. Lorenz. "Analysis and design of current regulators using complex vectors." IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 36, Issue 3, May/June 2000, pp. 817-825.

[5] Briz, Fernando, et al. "Current and flux regulation in field-weakening operation [of induction motors]." IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 37, Issue 1, Jan/Feb 2001, pp. 42-50.

[6] R. M. Prasad and M. A. Mulla, “A novel position-sensorless algorithm for field oriented control of DFIG with reduced current sensors,” IEEE Trans. Sustain. Energy, vol. 10, no. 3, pp. 1098–1108, July 2019.

扩展功能

C/C++ 代码生成
使用 Simulink® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。

定点转换
使用 Fixed-Point Designer™ 设计和仿真定点系统。

版本历史记录

在 R2020b 中推出