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BLDC Current Controller with PWM Generation

펄스 폭 변조 생성 기능이 있는 이산시간 브러시리스 DC 모터 전류 PI 제어기

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라이브러리:
Simscape / Electrical / Control / BLDC Control

설명

BLDC Current Controller with PWM Generation 블록은 PWM(펄스 폭 변조) 신호를 생성하고 브러시리스 DC 모터의 전류를 제어합니다. 제어기는 다음 알고리즘을 사용합니다.

방정식

BLDC Current Controller with PWM Generation은 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 Zero-cancellation 블록을 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.

제어 신호의 값이 반송파 카운터 값보다 크면 PWM 생성기는 1을 출력합니다. 그렇지 않으면 PWM 생성기는 0을 출력합니다.

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

G — 게이트 펄스

벡터

연결된 블록의 전환 동작을 결정하는 펄스 파형입니다.

데이터형: single | double

파라미터

제어 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.

PWM 생성기

반송파 카운터 — 반송파 카운터 모델

상향 (디폴트 값) | 하향 | 상향-하향

반송파 카운터 전략을 사용하여 PWM 출력의 초기 동작을 변경합니다.

• 상향 카운터 — On 상태 시작 시 PWM 출력이 시작됩니다.

• 하향 카운터 — Off 상태 시작 시 PWM 출력이 시작됩니다.

• 상향-하향 카운터 — On 상태의 중간에서 PWM 출력이 시작됩니다.

타이머 시간(s) — PWM 타이머 시간

0.001 (디폴트 값) | 양의 스칼라

펄스 폭 변조 타이머 주기 T_per(단위: 초)입니다.

기본 샘플 시간(s) — PWM 생성을 위한 샘플 시간

0.0001 (디폴트 값) | 양의 스칼라

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

생성된 PWM 신호의 적절한 분해능을 보장하려면 $0<T_{s\text{\_}pwm}\le 10T_{per}$이 성립하도록 기본 샘플 시간을 설정합니다. 여기서 각각은 다음과 같습니다.

• T_{s_pwm}은 기본 샘플 시간(s)입니다.

• T_per은 타이머 시간(s)입니다.

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

Simscape 블록

• BLDC