Induction Machine Direct Torque Control

유도기 DTC

• 

라이브러리:
Simscape / Electrical / Control / Induction Machine Control

설명

Induction Machine Direct Torque Control 블록은 유도기의 직접 토크 제어(DTC) 구조를 구현합니다. 다음 그림은 블록의 등가 회로를 보여줍니다.

방정식

토크와 플럭스를 추정하기 위해 Induction Machine Direct Torque Control 블록은 역방향 오일러 방법을 사용하여 고정자 ɑβ 기준 프레임에서 머신 전압 방정식을 이산화합니다. ɑβ 프레임에서 고정자 플럭스에 대한 이산시간 방정식은 다음과 같습니다.

${\psi }_{\alpha }=\left(v_{\alpha }-i_{\alpha }{R}_s\right)\frac{T_{s}z}{z-1}$

및

${\psi }_{\beta }=\left(v_{\beta }-i_{\beta }{R}_s\right)\frac{T_{s}z}{z-1}$

여기서 각각은 다음과 같습니다.

• v_ɑ는 ɑ축 전압입니다.

• i_ɑ는 ɑ축 전류입니다.

• R_s는 고정자 저항입니다.

• Ψ_ɑ는 ɑ축 고정자 플럭스입니다.

• v_β는 β축 전압입니다.

• i_β는 β축 전류입니다.

• Ψ_β는 β축 고정자 플럭스입니다.

이 블록은 토크와 플럭스를 다음과 같이 계산합니다.

$T=\frac{3p}{2}\left({\psi }_{\alpha }{i}_{\beta }-{\psi }_{\beta }{i}_{\alpha }\right)$

및

${\psi }_s=\sqrt{{\psi }_{\alpha }^2+{\psi }_{\beta }^2}$

여기서 각각은 다음과 같습니다.

• p는 극쌍 개수입니다.

• Ψ_s는 고정자 플럭스입니다.

이 블록은 플럭스 및 토크 추정 오차를 감지하기 위해 히스테리시스 비교기를 사용합니다. 아래 그림은 히스테리시스 비교기 및 이와 관련된 스위칭 섹터를 보여줍니다.

다음 표에는 인버터 High 측 시스템에 대한 최적 스위칭이 나와 있습니다.

cΨ, cTS(θ)		S0	S1	S2	S3	S4	S5
cΨ = 1	cT = 1	1, 1, 0	0, 1, 0	0, 1, 1	0, 0, 1	1, 0, 1	1, 0, 0
	cT = 0	1, 1, 1	0, 0, 0	1, 1, 1	0, 0, 0	1, 1, 1	0, 0, 0
	cT = -1	1, 0, 1	1, 0, 0	1, 1, 0	0, 1, 0	0, 1, 1	0, 0, 1
cΨ = 0	cT = 1	0, 1, 0	0, 1, 1	0, 0, 1	1, 0, 1	1, 0, 0	1, 1, 0
	cT = 0	0, 0, 0	1, 1, 1	0, 0, 0	1, 1, 1	0, 0, 0	1, 1, 1
	cT = -1	0, 0, 1	1, 0, 1	1, 0, 0	1, 1, 0	0, 1, 0	0, 1, 1

가정 및 제한 사항

• 전력 인버터의 불감 시간은 고려되지 않습니다. 하드웨어 구현 시에는 불감 시간을 외부에서 추가해야 합니다.

예제

비동기기 직접 토크 제어

이 예제에서는 직접 토크 제어 방법을 사용하여 비동기기(ASM: Asynchronous Machine)를 제어하는 방법을 보여줍니다. PI 기반 속도 제어기는 토크 기준을 제공합니다. 직접 토크 제어기는 인버터 펄스를 생성합니다.

• 모델 열기

포트

입력

FluxRef — 플럭스

스칼라

기준 고정자 플럭스입니다.

데이터형: single | double

TqRef — 토크

스칼라

기준 토크입니다.

데이터형: single | double

vabc — 전압

벡터

고정자 상 전압입니다.

데이터형: single | double

iabc — 전류

벡터

고정자 상 전류입니다.

데이터형: single | double

출력

G — 게이트 펄스

벡터 | 0 또는 1

인버터 게이트 펄스입니다. 이 블록은 불감 시간을 고려하지 않습니다.

데이터형: single | double

파라미터

고정자 저항(Ohm) — 저항

0.25 (디폴트 값) | 양의 스칼라

기기 고정자의 저항입니다.

극쌍 개수 — 극수

1 (디폴트 값) | 양의 정수

기기의 극쌍 개수입니다.

플럭스 히스테리시스 대역(Wb) — 플럭스

0.02 (디폴트 값) | 양의 스칼라

총 대역폭은 플럭스 설정점을 기준으로 대칭적으로 분포됩니다.

토크 히스테리시스 대역(N*m) — 토크

10 (디폴트 값) | 양의 스칼라

총 대역폭은 토크 설정점을 기준으로 대칭적으로 분포됩니다.

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.

참고 문헌

[1] Takahashi, I., and T. Noguchi. "A New Quick-Response and High-Efficiency Control Strategy of an Induction Motor." IEEE Transactions on Industry Applications. Vol. IA-22, Number 5, 1986, pp. 820 - 827.

확장 기능

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

버전 내역

R2017b에 개발됨

참고 항목

블록

• Induction Machine Current Controller | Induction Machine Direct Torque Control (Single-Phase) | Induction Machine Direct Torque Control with Space Vector Modulator | Induction Machine Field-Oriented Control | Induction Machine Field-Oriented Control (Single-Phase) | Induction Machine Flux Observer | Induction Machine Scalar Control