Clarke Transform

实现 ab 到 αβ 的变换

自 R2020a 起

库:
Motor Control Blockset / Controls / Math Transforms
Motor Control Blockset HDL Support / Controls / Math Transforms

描述

Clarke Transform 模块计算 abc 参考系中平衡三相分量的克拉克变换，并输出静止 αβ 参考系中平衡两相正交分量。该模块也可以计算三相分量 a、b 和 c 的克拉克变换，并输出分量 α、β 和 0。对于平衡系统，零分量等于零。使用 Number of inputs 参数以使用两个或三个输入。

使用双输入配置时，该模块接受三相 (abc) 中的两个信号，自动计算第三个信号，并输出 αβ 参考系中的对应分量。

例如，该模块接受 a 和 b 输入值或多路复用输入值 abc，其中相位 a 轴与 α 轴对齐。

下图显示了定子绕组在 abc 参考系和静止 αβ 参考系中的磁轴方向。
下图显示了静止 αβ 参考系中的等效 α 和 β 分量。
等效平衡的 abc 和 αβ 系统的单个分量的时间响应。

方程

以下方程描述克拉克变换计算：

$[\begin{matrix} f_{α} \\ f_{β} \\ f_{0} \end{matrix}] = (\frac{2}{3}) \times [\begin{matrix} 1 & - \frac{1}{2} & - \frac{1}{2} \\ 0 & \frac{\sqrt{3}}{2} & - \frac{\sqrt{3}}{2} \\ \frac{1}{2} & \frac{1}{2} & \frac{1}{2} \end{matrix}] [\begin{matrix} f_{a} \\ f_{b} \\ f_{c} \end{matrix}]$

对于电机等平衡系统，零序分量计算始终为零。例如，电机的电流可以表示为，

$i_{a} + i_{b} + i_{c} = 0$

因此，在三相电机驱动中可以只使用两个电流传感器，您可以将其中的第三相计算为，

$i_{c} = - (i_{a} + i_{b})$

通过使用以下方程，该模块将克拉克变换实现为，

$[\begin{matrix} f_{α} \\ f_{β} \end{matrix}] = [\begin{matrix} 1 & 0 \\ \frac{1}{\sqrt{3}} & \frac{2}{\sqrt{3}} \end{matrix}] [\begin{matrix} f_{a} \\ f_{b} \end{matrix}]$

其中：

$f_{a}$ 、 $f_{b}$ 和 $f_{c}$ 是 abc 参考系中的平衡三相分量。
$f_{α}$ 和 $f_{β}$ 是静止 αβ 参考系中的平衡两相正交分量。
$f_{0}$ 是静止 αβ 参考系中的零分量。

示例

使用转速传感器实现感应电机的磁场定向控制

此示例采用磁场定向控制 (FOC) 方法来控制三相交流感应电机 (ACIM) 的转速。FOC 算法需要转子转速反馈，在此示例中通过使用正交编码器获得此反馈。有关 FOC 的详细信息，请参阅磁场定向控制 (FOC)。

打开模型

使用霍尔传感器的 PMSM 的磁场定向控制

此示例采用磁场定向控制 (FOC) 方法来控制三相永磁同步电机 (PMSM) 的转速。FOC 算法需要转子位置反馈，通过使用霍尔传感器获得该反馈。有关 FOC 的详细信息，请参阅磁场定向控制 (FOC)。

打开模型

端口

输入

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a — 相分量
标量

abc 参考系中三相系统的分量。

依存关系

要启用此端口，请将 Number of inputs 参数设置为 Two inputs。

数据类型: single | double | fixed point

b — 相分量
标量

abc 参考系中三相系统的分量。

依存关系

要启用此端口，请将 Number of inputs 参数设置为 Two inputs。

数据类型: single | double | fixed point

abc — 相分量
标量

abc 参考系中三相系统的多路复用相分量 a、b 和 c。

依存关系

要启用此端口，请将 Number of inputs 参数设置为 Three inputs。

数据类型: single | double | fixed point

输出

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α — 轴分量
标量

静止 αβ 参考系中的 alpha 轴分量 α。

依存关系

要启用此端口，请将 Number of inputs 参数设置为 Two inputs。

数据类型: single | double | fixed point

β — 轴分量
标量

静止 αβ 参考系中的 beta 轴分量 β。

依存关系

要启用此端口，请将 Number of inputs 参数设置为 Two inputs。

数据类型: single | double | fixed point

αβ0 — 轴分量
标量

静止 αβ 参考系中多路复用 alpha 轴分量 α 和 beta 轴分量 β 以及 0 分量。

依存关系

要启用此端口，请将 Number of inputs 参数设置为 Three inputs。

数据类型: single | double | fixed point

参数

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Number of inputs — 模块输入的数目
Two inputs (默认) | Three inputs

选择您可以指定的输入数目：

Two inputs - 将模块配置为接受两个单独的输入信号 a 和 b。该模块生成两个单独的输出信号 α 和 β。
Three inputs - 将模块配置为接受一个包含 a、b 和 c 信号的多路复用输入。该模块生成一个包含 α、β 和 0 信号的多路复用输出。

Power invariant — 启用功率不变性
`off` (默认) | `on`

要在模块输出中启用功率不变性属性，请选择此参数。要在模块输出中禁用功率不变性（启用振幅不变性），请不要选择此参数。

扩展功能

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

HDL 代码生成
使用 HDL Coder™ 为 FPGA 和 ASIC 设计生成 VHDL、Verilog 和 SystemVerilog 代码。

HDL Coder™ 提供了影响 HDL 实现和综合逻辑的额外配置选项。

HDL 架构

此模块具有一个默认 HDL 架构。

HDL 模块属性


ConstrainedOutputPipeline	要通过移动设计中的现有延迟来放置在输出端的寄存器的数量。分布式流水线不会重新分布这些寄存器。默认值为 `0`。有关更多详细信息，请参阅 ConstrainedOutputPipeline (HDL Coder)。
InputPipeline	要在生成的代码中插入的输入流水线阶段数。分布式流水线和受限输出流水线可以移动这些寄存器。默认值为 `0`。有关更多详细信息，请参阅 InputPipeline (HDL Coder)。
OutputPipeline	要在生成的代码中插入的输出流水线阶段数。分布式流水线和受限输出流水线可以移动这些寄存器。默认值为 `0`。有关更多详细信息，请参阅 OutputPipeline (HDL Coder)。

Clarke Transform

描述

方程