BLDC Current Controller

이산시간 브러시리스 DC 모터 전류 PI 제어기

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라이브러리:
Simscape / Electrical / Control / BLDC Control

설명

BLDC Current Controller 블록은 이 알고리즘을 사용하여 DC 브러시리스 모터의 전류를 제어합니다.

방정식

BLDC Current Controller는 다음 방정식을 사용해 PI(비례-적분) 전류 제어를 구현하여 BLDC 블록을 위한 듀티 사이클을 생성합니다.

$\text{D}=\left(K_p+K_i\frac{T_{s}z}{z-1}\right)\left(I_{s\_ref}-I_s\right)$

여기서 각각은 다음과 같습니다.

• D는 듀티 사이클입니다.

• K_p는 비례 이득입니다.

• K_i는 적분 이득입니다.

• T_s는 시간 주기입니다.

• I_{s_ref}는 기준 전류입니다.

• I_s는 측정된 전류입니다.

• G_zc은 영점 상쇄 다항식입니다.

PI 제어 알고리즘에 대한 폐루프 전달 함수는 피드포워드 경로에서 영점 상쇄를 사용하여 상쇄할 수 있는 0을 생성합니다. 이산시간의 영점 상쇄 전달 함수는 다음과 같습니다.

$G_{ZC}\left(z\right)=\frac{\frac{T_s{K}_i}{K_p}}{z+\left(\frac{T_s-\frac{K_p}{K_i}}{\frac{K_p}{K_i}}\right)}.$

이 블록은 듀티 사이클에 정류 신호를 곱하여 3상에 대한 제어 신호를 얻습니다. 결과로 생성된 3개의 제어 신호는 [-1, 1] 구간에서 정규화됩니다.

예제

BLDC 위치 제어

이 예제에서는 BLDC 기반 전기 드라이브에서 회전자 각도를 제어하는 방법을 보여줍니다. 이상적 토크 소스가 부하를 제공합니다. Control 서브시스템은 3개의 제어 루프(바깥쪽의 위치 제어 루프, 속도 제어 루프, 안쪽의 전류 제어 루프)가 있는 PI 기반 캐스케이드 제어 구조를 사용합니다. 제어된 3상 인버터를 통해 BLDC에 전력이 공급됩니다. 인버터를 위한 게이트 신호는 홀 신호에서 얻어집니다. 시뮬레이션은 스텝 기준 신호를 사용합니다. Scopes 서브시스템은 시뮬레이션 결과를 확인할 수 있는 스코프를 포함합니다.

모델 열기

포트

입력

IsRef — 기준 전류

스칼라

제어를 위한 기준 전류입니다.

데이터형: single | double

Is — 측정된 전류

스칼라

실제 전류입니다.

데이터형: single | double

Reset — 외부 재설정

스칼라

적분기를 위한 외부 재설정 신호(상승 에지)입니다.

데이터형: single | double

Hall — 홀 센서

벡터

홀 센서 데이터입니다.

데이터형: single | double

Direction — 모터 방향

스칼라

모터 회전 방향입니다.

데이터형: single | double

출력

vabcRef — 기준 전압

벡터

a상, b상, c상에 대한 기준 전압입니다.

데이터형: single | double

파라미터

비례 이득 — 제어기 비례 이득 K_p

1 (디폴트 값) | 양의 스칼라

제어기의 비례 이득 K_p입니다.

적분 이득 — 적분 이득 K_i

5 (디폴트 값) | 양의 스칼라

제어기의 적분 이득 K_i입니다.

안티와인드업 이득 — 안티와인드업 이득 K_aw

1 (디폴트 값) | 양의 스칼라

제어기의 안티와인드업 이득 K_aw입니다.

샘플 시간(상속된 경우 -1) — 블록 샘플 시간

-1 (디폴트 값) | 양의 스칼라

연속적인 블록 실행 간의 시간(단위: 초)입니다. 실행하는 동안 블록은 출력을 생성하고 필요한 경우 내부 상태를 업데이트합니다. 자세한 내용은 샘플 시간이란? 항목과 샘플 시간 지정하기 항목을 참조하십시오.

Triggered Subsystem 내에 이 블록이 있는 경우에는 이 파라미터를 -1로 설정하여 샘플 시간을 상속합니다. 연속 가변 스텝 모델 내에 이 블록이 있는 경우에는 양의 스칼라를 사용하여 샘플 시간을 명시적으로 지정합니다.

종속 관계

샘플 시간(상속된 경우 -1)을 -1로 설정하고 영점 상쇄 활성화 옵션을 선택하면 이산화 샘플 시간 파라미터가 표시됩니다.

이산화 샘플 시간 — 이산화를 위한 샘플 시간

0.001 (디폴트 값) | 양의 스칼라

연속적인 이산화 간의 시간(단위: 초)입니다. 영점 상쇄를 위해서는 이산화가 필요합니다.

종속 관계

이 파라미터는 다음 두 가지 조건이 모두 충족되는 경우에만 표시됩니다.

• 샘플 시간이 -1로 설정됩니다.

• 영점 상쇄 활성화가 선택됩니다.

영점 상쇄 활성화 — 피드포워드 영점 상쇄

끄기 (디폴트 값) | 켜기

피드포워드 경로에서 영점 상쇄를 사용하는 옵션입니다.

종속 관계

영점 상쇄 활성화 옵션을 선택하고 샘플 시간(상속된 경우 -1)을 -1로 설정하면 이산화 샘플 시간 파라미터가 표시됩니다.

참고 문헌

[1] Stirban, A., I. Boldea, and G. D. Andreescu. "Motion-Sensorless Control of BLDC-PM Motor With Offline FEM-Information-Assisted Position and Speed Observer." IEEE Transactions on Industry Applications. 48, no. 6 (2012): 1950-1958.

확장 기능

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

버전 내역

R2018a에 개발됨

참고 항목

블록

• BLDC Commutation Logic | BLDC Current Controller with PWM Generation

Simscape 블록

• BLDC