Induction Machine Field-Oriented Control

Per-unit 이산시간 유도기 FOC

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라이브러리:
Simscape / Electrical / Control / Induction Machine Control

설명

Induction Machine Field-Oriented Controller 블록은 per-unit 단위계를 사용하여 유도기 자속 기준 제어(FOC) 구조를 구현합니다. FOC는 토크와 플럭스를 분리하기 위해 회전자 d-q 기준 프레임을 사용합니다. 다음 그림은 제어 구조를 보여줍니다.

In the diagram:

• ω_r is the measured angular velocity.

• ω_ref is the reference angular velocity.

• i_d and i_q are the d- and q-axis stator currents.

• i_a, i_b, and i_c are the a-, b- and c-phase stator winding currents.

• i_{mr_ref} is the reference magnetizing current.

• i_mr is the magnetizing current.

• v_d and v_q are the d- and q-axis stator voltages.

• v_a, v_b, and v_c are the a-, b- and c-phase stator winding voltages.

• θ_e is the rotor electrical angle.

• G_AH, G_AL, G_BH, G_BL, G_CH, and G_CL are the a-, b- and c-phase high (H) and low(L) gate pulses.

가정 및 제한 사항

• 기계 파라미터가 알려져 있습니다.

• 이 구현은 per-unit 단위계를 사용합니다.

• 제어 구조 구현은 단일 샘플 레이트를 사용합니다.

예제

전기 엔진 다이노

이 예제에서는 전기차 동력계 테스트를 모델링하는 방법을 보여줍니다. 테스트 환경에는 기계 샤프트를 통해 연이어 연결된 비동기기(ASM)와 매립형 영구 자석 동기기(IPMSM)가 포함되어 있습니다. 고전압 배터리가 제어된 3상 컨버터를 통해 이 두 머신에 전력을 공급합니다. 164kW ASM은 부하 토크를 생성합니다. 35kW IPMSM은 테스트 대상 전기 기기입니다. Control Machine Under Test(IPMSM) 서브시스템은 IPMSM의 토크를 제어합니다. 제어기는 멀티레이트 PI 기반 제어 구조를 포함하고 있습니다. 개루프 토크 제어의 속도는 폐루프 전류 제어의 속도보다 느립니다. 제어기에 대한 작업 스케줄링은 Stateflow® 상태 머신으로 구현됩니다. Control Load Machine(ASM) 서브시스템은 싱글레이트를 사용하여 ASM의 속도를 제어합니다. Visualization 서브시스템은 시뮬레이션 결과를 확인할 수 있는 스코프를 포함합니다.

• 모델 열기

포트

입력

imRef — 전류

스칼라

자화 기준 전류로, per-unit 단위계로 지정됩니다.

데이터형: single | double

wrRef — 속도

스칼라

회전자 기준 속도로, per-unit 단위계로 지정됩니다.

데이터형: single | double

iabc — 전류

벡터

측정된 상 전류로, per-unit 단위계로 지정됩니다.

데이터형: single | double

wr — 속도

스칼라

측정된 각속도로, per-unit 단위계로 지정됩니다.

데이터형: single | double

Vdc — 전압

스칼라

측정된 DC 링크 전압입니다(단위: V).

데이터형: single | double

출력

G — 게이트 펄스

벡터 | 0 또는 1

인버터 게이트 펄스입니다. 이 블록은 불감 시간을 고려하지 않습니다.

데이터형: single | double

Visualization — 시각화 신호

벡터

시각화를 위한 신호를 포함하는 버스입니다.

데이터형: single | double | bus

파라미터

일반

정격 전압, rms 선간(V) — 전압

550 (디폴트 값)

공칭 전압입니다.

정격 전기 주파수(Hz) — 주파수

60 (디폴트 값)

공칭 전기 주파수입니다.

고정자 측을 기준으로 하는 회전자 저항(pu) — 저항

0.01 (디폴트 값)

고정자 측을 기준으로 하는 회전자 저항으로, per-unit 단위계로 지정됩니다.

고정자 측을 기준으로 하는 회전자 누설 인덕턴스(pu) — 인덕턴스

0.06 (디폴트 값)

pu-unit 단위계에서의 고정자 측을 기준으로 하는 회전자 누설 인덕턴스입니다.

자화 인덕턴스(pu) — 인덕턴스

2.7 (디폴트 값)

자화 인덕턴스로, per-unit 단위계로 지정됩니다.

dq 전류 필터의 시정수(s) — 시정수

1e-4 (디폴트 값)

d 전류와 q 전류를 필터링하기 위한 시정수입니다.

인버터 DC 링크 전압 임계값(V) — 전압

500 (디폴트 값)

전력 인버터를 활성화하는 전압 임계값입니다.

기본 샘플 시간(초) — 시간

5e-6 (디폴트 값) | 제어 샘플 시간보다 작은 양의 스칼라

기본 샘플 시간은 제어 샘플 시간보다 작아야 합니다.

제어 샘플 시간(초) — 시간

5e-5 (디폴트 값) | 기본 샘플 시간보다 큰 양의 스칼라

제어 샘플 시간은 기본 샘플 시간보다 커야 합니다.

외부 루프

자화 전류 제어기 비례 이득 — 이득

10 (디폴트 값)

자화 전류 제어기의 비례 이득입니다.

자화 전류 제어기 적분 이득 — 이득

1000 (디폴트 값)

자화 전류 제어기의 적분 이득입니다.

자화 전류 제어기 적분 안티와인드업 이득 — 이득

1000 (디폴트 값)

자화 전류 제어기의 적분 안티와인드업 이득입니다.

속도 제어기 비례 이득 — 이득

10 (디폴트 값)

속도 제어기의 비례 이득입니다.

속도 제어기 적분 이득 — 이득

1000 (디폴트 값)

속도 제어기의 적분 이득입니다.

속도 제어기 적분 안티와인드업 이득 — 이득

1000 (디폴트 값)

속도 제어기의 적분 안티와인드업 이득입니다.

최대 d축 전류 [pu] — 전류

2 (디폴트 값)

d축에 대한 최대 전류입니다.

최대 q축 전류 [pu] — 전류

2 (디폴트 값)

q축에 대한 최대 전류입니다.

내부 루프

a상 축 정렬 — dq0 기준 프레임 정렬

Q축 (디폴트 값) | D축

abc 기준 프레임의 a상 벡터를 회전자 기준 프레임의 d축 또는 q축에 정렬합니다.

D축 전류 비례 이득 — D축 비례 이득

1 (디폴트 값) | 양수

직접 축 전류 제어에 사용되는 PI 제어기의 비례 이득입니다.

D축 전류 적분 이득 — D축 적분 이득

100 (디폴트 값) | 양수

직접 축 전류 제어에 사용되는 PI 제어기의 적분기 이득입니다.

D축 전류 안티와인드업 이득 — D축 안티와인드업 이득

1 (디폴트 값) | 양수

직접 축 전류 제어에 사용되는 PI 제어기의 안티와인드업 이득입니다.

Q축 전류 비례 이득 — Q축 비례 이득

1 (디폴트 값) | 양수

직교 축 전류 제어에 사용되는 PI 제어기의 비례 이득입니다.

Q축 전류 적분 이득 — Q축 적분 이득

100 (디폴트 값) | 양수

직교 축 전류 제어에 사용되는 PI 제어기의 적분기 이득입니다.

Q축 전류 안티와인드업 이득 — Q축 안티와인드업 이득

1 (디폴트 값) | 양수

직교 축 전류 제어에 사용되는 PI 제어기의 안티와인드업 이득입니다.

축 우선 순위 지정 — 전압 리미터의 축 우선 순위 지정

Q축 (디폴트 값) | D축 | D-Q 동등성

블록이 전압을 제한할 때 d축과 q축 간의 비율을 우선시하거나 유지합니다.

PWM

PWM 방법 — 펄스 폭 변조 방법

SVM: 공간 벡터 변조 (디폴트 값) | SPWM: 정현파 PWM

파형 기법을 지정합니다.

샘플링 모드 — 파형 샘플링 방법

자연 (디폴트 값) | 비대칭 | 대칭

샘플링 모드는 파형이 교차할 때 또는 반송파가 경계 조건의 한쪽 또는 양쪽에 있을 때 블록이 변조 파형을 샘플링할지 여부를 결정합니다.

스위칭 주파수(Hz) — 전환 속도

1000 (디폴트 값) | 양의 정수

전력 컨버터의 스위치 전환 속도를 지정합니다.

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