PMSM Torque Estimator

估计机电转矩和功率

自 R2020a 起

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库:
Motor Control Blockset / Controls / Control Reference

描述

PMSM Torque Estimator 模块生成机电转矩和功率估计值以实现永磁同步电机 (PMSM) 的磁场定向控制。该模块输出针对给定电机参数以数学方式计算的机电转矩。为了精确测量转矩值，可以考虑使用物理传感器。

该模块接受 d- 轴和 q 轴电流和机械转速的反馈值作为输入。

该模块使用以下方法之一根据指定的电机参数生成这些估计值。

具有集总参数的线性模型 - 具有 d 轴和 q 轴定子绕组电感和永磁磁链的集总参数。
带 D、Q 磁链 LUT 的非线性模型 - 具有 d 轴和 q 轴磁链查找表的非线性模型。
带 Ld、Lq 和 FluxPM LUT 的非线性模型 - 具有 d 轴和 q 轴定子绕组电感和永磁磁链查找表的非线性模型。
基于输入端口的 Ld、Lq 和 FluxPM - 使用单独的输入端口提供 d 轴和 q 轴定子绕组电感和永磁磁链值。

方程

如果您在输入单位参数中选择标幺(PU)，则该模块默认将按比例缩放内部参数以匹配标幺值范围。您还可以将该模块配置为在执行任何计算之前先将输入转换为 SI 单位，并在使用允许在 CodeGen 中使用缩小的电机参数(提升定点数据类型的精度) 参数计算输出后将其转换回标幺值。

下列方程描述了该模块对机电转矩和功率估计的计算。

$T_{e} = \frac{3}{2} p {ψ_{m} I_{q} + (L_{d} - L_{q}) I_{d} I_{q}}$

或

$T_{e} = \frac{3}{2} p (ψ_{d} i_{q} - ψ_{q} i_{d})$

$P_{e} = T_{e} \cdot ω_{m}$

其中：

$L_{d}$ 和 $L_{q}$ 是 d 轴和 q 轴定子绕组电感（亨）。
$I_{d}$ 和 $I_{q}$ 是 d 轴和 q 轴电流（安培）。
ψ_m 是永磁磁链（韦伯）。
ψ_d 和 ψ_q 是沿 d 轴和 q 轴的磁通量（韦伯）。
$p$ 是电机中可用的极对数。
$ω_{m}$ 是转子的机械转速（弧度/秒）。

有关 Motor Control Blockset™ 用于 PMSM 的详细方程组和假设，请参阅 PMSM 的数学模型。

示例

PMSM 的弱磁控制（使用 MTPA）

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) 的转矩和转速。FOC 算法需要转子位置反馈，该反馈通过正交编码器获得。有关 FOC 的详细信息，请参阅磁场定向控制 (FOC)。

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Field-Weakening Control (with MTPA) of Nonlinear PMSM Using Lookup Table

Uses a lookup table (LUT) for a nonlinear permanent magnet synchronous motor (PMSM) and controller to run the motor using field-weakening control (with maximum torque per ampere (MTPA)). Use this example to replicate and run a finite element analysis (FEA) based nonlinear, high-fidelity PMSM in simulation. This example helps motor design engineers to simulate high-performance motors in real-world motor control applications. In addition, control system engineers can use this example to design control algorithms for a given set of motor parameter data to achieve high levels of accuracy in tracking and controlling speed and torque as well as to meet efficiency requirements, especially for high-performance motors.

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PMSM Drive Characteristics and Constraint Curves

Uses Motor Control Blockset™ to show how to use the PMSM characteristic plotting and PMSM milestone speed identification functions to obtain a control trajectory.

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PMSM Constraint Curves and Their Application

Uses Motor Control Blockset™ to explain the fundamentals of constraint curves, utilization of these curves to determine operating currents, and usage of the grid of these currents in simulation or deployment environments.

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