Park Transform

αβ에서 dq로의 변환 구현

R2020a 이후

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

설명

Park Transform 블록은 고정자 αβ 기준 프레임의 2상 직교 성분(α, β) 또는 다중화된 성분 αβ0의 Park 변환을 계산합니다.

이 블록은 다음 입력을 받습니다.

• 고정자 기준 프레임의 α-β축 성분 또는 다중화된 성분 αβ0. 입력 개수 파라미터를 사용하여 2개 입력 또는 3개의 입력을 사용합니다.

• 대응하는 변환 각도의 사인 값과 코사인 값

2-입력 구성을 사용하는 경우 회전자 dq 기준 프레임의 직접 축(direct axis) 직교 성분(d)과 직교 축(quadrature axis) 직교 성분(q)이 출력됩니다. 3-입력 구성을 사용하는 경우 다중화된 성분 dq0이 출력됩니다.

평형 시스템에서 제로-시퀀스 성분(즉, 영상분)은 0입니다.

d축 또는 q축이 시간 t = 0에서 α축과 정렬되도록 블록을 구성할 수 있습니다.

아래 그림은 다음과 같은 경우에 αβ 기준 프레임과 회전자 dq 기준 프레임의 α-β축 성분을 보여줍니다.

• d축을 α축과 정렬.

  

• q축을 α축과 정렬.

  

  두 경우 모두 각도 θ = ωt입니다. 여기서 각각은 다음과 같습니다.

  • θ는 d축 정렬의 경우 α축과 d축 사이의 각도 또는 q축 정렬의 경우 α축과 q축 사이의 각도입니다. 이는 α축을 기준으로 한 회전자 dq 기준 프레임의 각위치를 나타냅니다.

  • ω는 d-q 기준 프레임의 회전 속도입니다.

  • t는 초기 정렬에서의 시간(단위: 초)입니다.

아래 그림은 다음과 같은 경우에 αβ 기준 프레임과 dq 기준 프레임의 개별 성분의 시간 응답을 보여줍니다.

• d축을 α축과 정렬.

  

• q축을 α축과 정렬.

  

방정식

다음 방정식은 이 블록이 Park 변환을 구현하는 방법을 나타냅니다.

• d축을 α축과 정렬하는 경우.

  $$\left[\begin{array}{c}{f}_d\\ f_q\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \theta & \sin \theta \\ -\sin \theta & \cos \theta \end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{f}_{\alpha }\\ f_{\beta }\end{array}\right]$$

• q축을 α축과 정렬하는 경우.

  $$\left[\begin{array}{c}{f}_d\\ f_q\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\sin \theta & -\cos \theta \\ \cos \theta & \sin \theta \end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{f}_{\alpha }\\ f_{\beta }\end{array}\right]$$

여기서

• $f_{\alpha }$와 $f_{\beta }$는 고정자 αβ 기준 프레임에서의 2상 직교 성분입니다.

• $$f_d$$와 $f_q$는 회전자 dq 기준 프레임에서 직접 축(direct axis)과 직교 축(quadrature axis)의 직교 성분입니다.

예제

속도 센서를 사용한 유도 모터의 자속 기준 제어

이 예제에서는 3상 AC 유도 모터(ACIM)의 속도를 제어하는 자속 기준 제어(FOC) 기법을 구현합니다. FOC 알고리즘에는 회전자 속도 피드백이 필요하며, 이 예제에서는 쿼드라쳐 인코더 센서를 사용하여 이 피드백을 구합니다. FOC에 대한 자세한 내용은 자속 기준 제어(FOC) 항목을 참조하십시오.

모델 열기

PMSM의 약계자 제어(MTPA 사용)

이 예제에서는 3상 영구 자석 동기 모터(PMSM)의 토크 및 속도를 제어하는 자속 기준 제어(FOC) 기법을 구현합니다. FOC 알고리즘에는 회전자 위치 피드백이 필요하며, 쿼드라쳐 인코더 센서를 통해 이 피드백을 구합니다. FOC에 대한 자세한 내용은 자속 기준 제어(FOC) 항목을 참조하십시오.

모델 열기

홀 센서를 사용한 PMSM의 자속 기준 제어

이 예제에서는 3상 영구 자석 동기 모터(PMSM)의 속도를 제어하는 자속 기준 제어(FOC) 기법을 구현합니다. FOC 알고리즘은 회전자 위치 피드백이 필요하며 이는 홀 센서를 통해 구합니다. FOC에 대한 자세한 내용은 자속 기준 제어(FOC) 항목을 참조하십시오.

모델 열기

포트

입력

α — 축 성분

스칼라

고정자 αβ 기준 프레임에서의 Alpha 축 성분 α입니다.

종속 관계

이 포트를 활성화하려면 입력 개수 파라미터를 2개 입력으로 설정합니다.

데이터형: single | double | fixed point

β — 축 성분

스칼라

고정자 αβ 기준 프레임에서의 Beta 축 성분 β입니다.

종속 관계

이 포트를 활성화하려면 입력 개수 파라미터를 2개 입력으로 설정합니다.

데이터형: single | double | fixed point

αβ0 — 축 성분

스칼라

고정자 αβ 기준 프레임에서의 다중화된 alpha 축 성분 α, beta 축 성분 β, 0 성분입니다.

종속 관계

이 포트를 활성화하려면 입력 개수 파라미터를 3개 입력으로 설정합니다.

데이터형: single | double | fixed point

sin θ_e — 회전 각도의 사인 값

스칼라

변환 각도 θ_e의 사인 값입니다. θ_e는 회전자 기준 프레임과 α축 사이의 각도입니다.

데이터형: single | double | fixed point

cos θ_e — 회전 각도의 코사인 값

스칼라

변환 각도 θ_e의 코사인 값입니다. θ_e는 회전자 기준 프레임과 α축 사이의 각도입니다.

데이터형: single | double | fixed point

출력

d — 축 성분

스칼라

회전자 dq 기준 프레임에서의 직접 축(direct axis) 성분 d입니다.

종속 관계

이 포트를 활성화하려면 입력 개수 파라미터를 2개 입력으로 설정합니다.

데이터형: single | double | fixed point

q — 축 성분

스칼라

회전자 dq 기준 프레임에서의 직교 축(quadrature axis) 성분 q입니다.

종속 관계

이 포트를 활성화하려면 입력 개수 파라미터를 2개 입력으로 설정합니다.

데이터형: single | double | fixed point

dq0 — 축 성분

스칼라

회전자 dq 기준 프레임에서의 다중화된 직접 축(direct axis) 성분 d, 직교 축(quadrature axis) 성분 q 및 0 성분입니다.

종속 관계

이 포트를 활성화하려면 입력 개수 파라미터를 3개 입력으로 설정합니다.

데이터형: single | double | fixed point

파라미터

입력 개수 — 블록 입력 개수

2개 입력 (디폴트 값) | 3개 입력

지정 가능한 입력 개수를 선택합니다.

• 2개 입력 — 2개의 개별 입력 신호 α와 β를 받도록 블록을 구성합니다. 이 블록은 2개의 개별 출력 신호 d와 q를 생성합니다.

• 3개 입력 — α, β, 0 신호를 포함하는 다중화된 입력값을 받도록 블록을 구성합니다. 이 블록은 d, q 및 0 신호를 포함하는 다중화된 출력값을 생성합니다.

Alpha(a상) 축 정렬 — dq 기준 프레임 정렬

D축 (디폴트 값) | Q축

회전자 기준 프레임의 d축 또는 q축을 고정자 기준 프레임의 α축에 정렬합니다.

Theta 입력 — 위치 입력값의 유형

사인 및 코사인의 전기적 위치 (디폴트 값) | 전기적 위치

위치(theta) 입력값의 유형은 다음과 같습니다.

• 사인 및 코사인의 전기적 위치 — sinθ_e 및 cosθ_e 입력값을 직접 받도록 블록을 구성합니다.

• 전기적 위치 — 전기적 위치(θ_e) 입력값을 받도록 블록을 구성합니다. 이 블록은 θ_e 입력값에서 sinθ_e 및 cosθ_e 신호를 내부적으로 계산합니다.

Theta 단위 — 전기적 위치 입력값의 단위

Per-unit (디폴트 값) | 라디안 | 도

전기적 위치 입력값(θ_e)의 단위입니다.

종속 관계

이 파라미터를 활성화하려면 Theta 입력을 전기적 위치로 설정합니다.

룩업 테이블의 데이터 점 개수 — 룩업 테이블 배열의 크기

1024 (디폴트 값) | 스칼라

θ_e 입력값에서 sinθ_e 및 cosθ_e 신호를 계산하기 위해 블록이 사용하는 룩업 테이블 배열의 크기입니다. 125에서 4095 사이의 값을 지정할 수 있습니다.

종속 관계

이 파라미터를 활성화하려면 Theta 입력을 전기적 위치로 설정합니다.

확장 기능

C/C++ 코드 생성
Simulink® Coder™를 사용하여 C 코드나 C++ 코드를 생성할 수 있습니다.

HDL 코드 생성

HDL Coder™를 사용하여 FPGA 및 ASIC 설계를 위한 VHDL, Verilog 및 SystemVerilog 코드를 생성할 수 있습니다.

HDL Coder™는 HDL 구현과 합성 논리에 영향을 미치는 추가 구성 옵션을 제공합니다.

HDL 아키텍처

이 블록에는 하나의 디폴트 HDL 아키텍처가 있습니다.

HDL 블록 속성

ConstrainedOutputPipeline	설계 내에서 기존 지연을 이동하여 출력에 배치할 레지스터 개수입니다. 분산 파이프라이닝은 이러한 레지스터를 다시 분산하지 않습니다. 디폴트 값은 0입니다. 자세한 내용은 ConstrainedOutputPipeline (HDL Coder) 항목을 참조하십시오.
FlattenHierarchy	생성된 HDL 코드에서 Park Transform 블록 계층 구조를 제거합니다. 디폴트 값은 inherit입니다. FlattenHierarchy (HDL Coder) 항목도 참조하십시오.
InputPipeline	생성된 코드에 삽입할 입력 파이프라인 단계 개수입니다. 분산 파이프라이닝과 제약이 있는 출력 파이프라이닝은 이러한 레지스터를 이동할 수 있습니다. 디폴트 값은 0입니다. 자세한 내용은 InputPipeline (HDL Coder) 항목을 참조하십시오.
OutputPipeline	생성된 코드에 삽입할 출력 파이프라인 단계 개수입니다. 분산 파이프라이닝과 제약이 있는 출력 파이프라이닝은 이러한 레지스터를 이동할 수 있습니다. 디폴트 값은 0입니다. 자세한 내용은 OutputPipeline (HDL Coder) 항목을 참조하십시오.
SharingFactor	단일 공유 리소스에 매핑할 기능적으로 동일한 리소스 개수입니다. 디폴트 값은 0입니다. Resource Sharing (HDL Coder) 항목도 참조하십시오.

고정소수점 변환
Fixed-Point Designer™를 사용하여 고정소수점 시스템을 설계하고 시뮬레이션할 수 있습니다.

버전 내역

R2020a에 개발됨

참고 항목

Inverse Park Transform | Clarke Transform | Sine-Cosine Lookup | PI Controller | ACIM Feed Forward Control | ACIM Torque Estimator | PMSM Feed Forward Control | PMSM Torque Estimator

도움말 항목

• 개루프 제어와 폐루프 제어
• 자속 기준 제어(FOC)