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Protection Relay

实现具有确定最短时间 (DMT) 跳闸特性的保护中继设备

自 R2020a 起

库:
Motor Control Blockset HDL Support / Protection and Diagnostics
Motor Control Blockset / Protection and Diagnostics

描述

Protection Relay 模块使用参考限值、反馈和重置输入信号，为硬件和电机实现具有确定最短时间 (DMT) 跳闸特性的保护中继设备。发生故障时，该模块会生成锁存故障信号，您可以用它来保护硬件和电机。您可以使用外部重置信号重置故障锁存。

有关该模块使用的算法的更多详细信息，请参阅算法。

端口

输入

I_max — 电流上限
标量

反馈环中的电流上限（以安培为单位），用于提供过流保护。当反馈环中的电流 (I_fb) 超出此值时，模块会生成锁存故障信号。

依存关系

要启用此端口，请将 Select Protection 设置为 Overcurrent。

数据类型: single | double | fixed point

I_fb — 反馈环中的实际电流
标量

在给定时间的反馈环中的实际电流（以安培为单位）。

依存关系

要启用此端口，请将 Select Protection 设置为 Overcurrent。

数据类型: single | double | fixed point

⍵_{m max} — 超速保护的转子转速限值
标量

转子的转速限值（以 RPM 为单位）。当转子转速 (⍵_{m fb}) 超出此值时，模块生成一个锁定故障信号。

依存关系

要启用此端口，请将 Select Protection 设置为 Overspeed。

数据类型: single | double | fixed point

⍵_{m fb} — 实际转子转速
标量

给定时间的实际转子转速 (RPM)。

依存关系

要启用此端口，请将 Select Protection 设置为 Overspeed。

数据类型: single | double | fixed point

V_max — 过压保护的电压上限
标量

反馈环上的电压上限（以伏特为单位）。当反馈环上的电压 (V_fb) 超出此值时，此模块会生成一个锁存故障信号。

依存关系

要启用此端口，请将 Select Protection 设置为 Overvoltage。

数据类型: single | double | fixed point

V_min — 欠压保护的电压下限
标量

反馈环上的电压下限（以伏特为单位）。当反馈环两端的电压 (V_fb) 小于此值时，模块生成一个锁存故障信号。

依存关系

要启用此端口，请将 Select Protection 设置为 Undervoltage。

数据类型: single | double | fixed point

V_fb — 反馈环上的实际电压
标量

在给定时间的反馈环上的实际电压（以伏特为单位）。

依存关系

要启用此端口，请将 Select Protection 设置为 Overvoltage 或 Undervoltage。

数据类型: single | double | fixed point

Reset — 外部重置脉冲
标量

用于重置故障锁存的外部脉冲。

数据类型: single | double | fixed point

输出

y — 锁存的故障信号
标量

在过电流、超速、过压和欠压条件下，模块生成的锁存故障信号，用于保护硬件和电机。

数据类型: single | double | fixed point

参数

Select Protection — 保护中继的类型
Overcurrent (默认) | Overspeed | Overvoltage | Undervoltage

可用于配置过电流、超速、过压和欠压条件下的模块行为的保护类型。

Maximum count input type — 最大计数的输入方法
Specify via dialog (默认) | Input port

使用以下方法之一指定计数器限值：

Specify via dialog - 使用 Maximum count 参数指定计数器限值。
Input port - 使用输入端口 Cnt_max 指定计数器限值。

Maximum count — 计数器限值
`100` (默认) | 标量

计数器支持的最大计数，模块使用该计数来计算反馈信号是否出现阈值违规。

Samples for debounce filter — 去抖采样数
`3` (默认) | 标量

去抖算法用于检验每个阈值违规停止的模块采样数。此值确定去抖周期。

算法

该模块确保正确检测故障。它结合使用计数器与去抖算法来识别由于反馈信号中的故障和噪声而可能发生的错误阈值违规与违规停止的情况。

当该模块检测到阈值违规时，首先它通过启动计数器来跟踪违规的持续时间来计算信号。如果违规持续到计数器的计数限值，该模块将引发故障。如果违规在计数器达到计数限值之前停止，则模块重置计数器，并且不引发故障。该模块使用去抖算法来进一步测试每个违规停止。它只接受不是由故障和噪声引起的真正的违规停止。

当评估阈值违规时，只要发生违规停止，该模块就会激活去抖算法，该算法充当二级测试，识别违规是否已实际停止。在此测试期间，计数器（之前已启动）继续运行。

如图 a 所示，如果违规停止持续指定数量的模块采样（去抖周期），则模块重置计数器，并且不会引发故障，因为违规已成功停止。
如图 b 所示，如果信号在去抖周期结束前跳回以指示阈值违规，则该模块继续运行计数器并继续计算阈值违规，因为违规没有成功停止。

如果计数器成功完成，但未检测到成功的违规停止，该模块会生成一个锁存故障信号。

例如，下图描述超速条件下的此行为：

当电机尝试遵循参考转速时，以下三种常见用例重点展示与超速条件相关的模块功能：

计数器在完成前中断 - 在此用例中，电机转速超出转速阈值，但之后会回落至参考转速。在检测到成功的阈值违规停止后，计数器会在完成前停止并重置。在这种情况下，模块不会触发故障。
计数器在不激活去抖算法的情况下完成计数 - 在此用例中，电机转速超出转速阈值，阈值违规持续到到达计数器限值。在计数器完成计数后，模块触发锁存故障信号。
计数器在激活去抖算法时完成计数 - 在此用例中，电机转速超出转速阈值，但它至少会激活去抖算法一次。由于任何违规停止不会持续到去抖周期结束并且计数器成功完成计数，因此模块会触发锁存故障信号。

在锁存故障状态下，去抖算法不适用。如下图所示，模块仅在收到重置输入后停止生成锁存故障信号。

去抖算法的重要性

去抖算法确保用于评估阈值违规的计数器不会因故障和噪声引起的信号急剧上升或下降而导致临时违规停止而停止。对于这种故障或噪声，去抖逻辑可确保计数器保持运行，从而及时生成锁存故障以避免延迟。

下图显示去抖机制如何及时传递故障并节省关键时间。

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)。

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 R2020a 中推出