Асинхронная машина

Смоделируйте динамику трехфазной асинхронной машины, также известной как машину индукции

Библиотека

Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Основные Блоки / Машины

Описание

Блок Asynchronous Machine реализует трехфазную асинхронную машину (ротор раны, одна клетка белки или двойная клетка белки). Это действует или в генераторе или в моторном режиме. Режим работы диктует знак механического крутящего момента:

Если TM положительна, действия машины как двигатель.
Если TM отрицательна, действия машины как генератор.

Электрическая часть машины представлена четвертым порядком (или шестым порядком для двойной машины клетки белки) модель в пространстве состояний и механическая деталь системой второго порядка. Все электрические переменные и параметры отнесены в статор, обозначенный главными знаками в следующих уравнениях машины. Весь статор и количества ротора находятся в произвольном кадре ссылки 2D оси (dq кадр). Используемые индексы заданы в этой таблице.

Индекс	Определение
d	d количество оси
q	q количество оси
r	Количество ротора (ротор раны или одно клетка)
r1	Клетка 1 количество ротора (двойная клетка)
r2	Клетка 2 количества ротора (двойная клетка)
s	Количество статора
l	Индуктивность утечки
m	Намагничивание индуктивности

Электрическая система машины ротора раны или клетки белки

V _qs = R _siqs + d φ _qs/dt + ω φ _ds

V _ds = R _sids + d φ _ds/dt – ω φ _qs

V' _qr = R' _ri'qr + d φ' _qr/dt + (ω – ω _r) φ' _доктор

V' _доктор = R' _ri'dr + d φ' _dr/dt – (ω – ω _r) φ' _qr

T _e = 1.5p (φ _dsiqs – φ _qsids)

ω — Ссылочный кадр угловая скорость

ω _r — Электрическая угловая скорость

φ _qs = L _siqs + L _mi'qr

φ _ds = L _sids + L _mi'dr

φ' _qr = L' _ri'qr + L _miqs

φ' _доктор = L' _ri'dr + L _mids

L _s = L _ls + L _m

L' _r = L' _lr + L _m

Электрическая система двойной машины клетки белки

V _qs = R _siqs + d φ _qs/dt + ω φ _ds

V _ds = R _sids + d φ _ds/dt – ω φ _qs

0 = R'_r1i'qr1 + d φ'_qr1/dt + (ω – ω _r) φ'_dr1

0 = R'_r1i'dr1 + d φ'_dr1/dt – (ω – ω _r) φ'_qr1

0 = R'_r2i'qr2 + d φ'_qr2/dt + (ω – ω _r) φ'_dr2

0 = R'_r2i'dr2 + d φ'_dr2/dt – (ω – ω _r) φ'_qr2

T _e = 1.5p (φ _dsiqs – φ _qsids)

φ _qs = L _siqs + L _m (i'_qr1 + i'_qr2)

φ _ds = L _sids + L _m (i'_dr1 + i'_dr2)

φ'_qr1 = L'_r1i'qr1 + L _miqs

φ'_dr1 = L'_r1i'dr1 + L _mids

φ'_qr2 = L'_r2i'qr2 + L _miqs

φ'_dr2 = L'_r2i'dr2 + L _mids

L _s = L _ls + L _m

L'_r1 = L'_lr1 + L _m

L'_r2 = L'_lr2 + L _m

Механическая система

$\begin{matrix} \frac{d}{d t} ω_{m} = \frac{1}{2 H} (T_{e} - F ω_{m} - T_{m}) \\ \frac{d}{d t} θ_{m} = ω_{m} \end{matrix}$

Асинхронные параметры блоков Машины заданы можно следующим образом (все количества отнесены в статор).

Параметры, характерные для всех моделей	Определение
_RS, _Lls	Сопротивление статора и индуктивность утечки
_Lm	Намагничивание индуктивности
_Ls	Общая индуктивность статора
_Vqs, _IQ	q напряжение статора оси и текущий
_Vds, _{идентификаторы}	d напряжение статора оси и текущий
_ϕqs, _ϕds	Статор q и d потоки оси
_ωm	Угловая скорость ротора
_Θm	Угловое положение ротора
p	Количество пар полюса
_ωr	Электрическая угловая скорость (_ωm × p)
_Θr	Электрическое угловое положение ротора (_Θm × p)
_Te	Электромагнитный крутящий момент
_TM	Крутящий момент механического устройства вала
J	Объединенный ротор и коэффициент инерции загрузки. Установите на большое количество, чтобы моделировать заблокированный ротор.
H	Объединенный ротор и постоянная инерция загрузки. Установите на большое количество, чтобы моделировать заблокированный ротор.
F	Объединенный ротор и загружает вязкий коэффициент трения

Параметры, характерные для ротора Одно Клетки или раны	Определение
_L'r	Общая индуктивность ротора
_R'r, _L'lr	Сопротивление ротора и индуктивность утечки
_V'qr, _i'qr	q напряжение ротора оси и текущий
_V'dr, _i'dr	d напряжение ротора оси и текущий
_ϕ'qr, _ϕ'dr	Ротор q и d потоки оси

Параметры, характерные для ротора Двойной Клетки	Определение
_R'r1, _L'lr1	Сопротивление ротора и индуктивность утечки клетки 1
_R'r2, _L'lr2	Сопротивление ротора и индуктивность утечки клетки 2
_L'r1, _L'r2	Общая индуктивность ротора клетки 1 и 2
_i'qr1, _i'qr2	q ротор оси, текущий из клетки 1 и 2
_i'dr1, _i'dr2	d ротор оси, текущий из клетки 1 и 2
_ϕ'qr1, _ϕ'dr1	q и d потоки ротора оси клетки 1
_ϕ'qr2, _ϕ'dr2	q и d потоки ротора оси клетки 2

Параметры

Можно принять решение между двумя Асинхронными блоками Машины задать электрические и механические параметры модели, при помощи pu диалогового окна Units или диалогового окна SI. Оба блока моделируют ту же асинхронную модель машины.

Вкладка настройки
Вкладка параметров
Вкладка "Дополнительно"
Загрузите вкладку потока

Вкладка настройки

Rotor type

Задает тип ротора: Wound (значение по умолчанию для единиц СИ), Squirrel-cage (значение по умолчанию для pu модулей), или Double squirrel-cage.

Squirrel-cage preset model

Для одной машин клетки белки, обеспечивает набор предопределенных электрических и механических параметров для различных асинхронных оценок машины степени (HP), напряжение от фазы к фазе (V), частота (Гц) и оцененная скорость (об/мин). Чтобы сделать этот параметр доступным, установите параметр Rotor type на Squirrel-cage и нажмите Apply.

Выберите одну из предварительно установленных моделей, чтобы загрузить соответствующие электрические и механические параметры в записях диалогового окна. Предварительно установленные модели не включают предопределенные параметры насыщения.

Выберите No (значение по умолчанию), если вы не хотите использовать предварительно установленную модель, или если вы хотите изменить некоторые параметры предварительно установленной модели.

Когда вы выбираете предварительно установленную модель, электрические и механические параметры во вкладке Parameters диалогового окна становятся немодифицируемыми (недоступный). Начать с данной предварительно установленной модели и затем изменить параметры машины:

Выберите предварительно установленную модель, что вы хотите инициализировать параметры.
Измените значение параметров Preset model на No. Это не изменяет параметры машины. Путем выполнения так, вы только повреждаете связь с конкретной предварительно установленной моделью.
Измените параметры машины, как вы хотите, затем нажмите Apply.

Double squirrel-cage preset model

Нажмите Open parameter estimator, чтобы открыть интерфейс для функции power_AsynchronousMachineParams, которая предоставляет вам доступ, чтобы задать модели для двойной клетки асинхронные машины.

Mechanical input

Выбор крутящий момент применился к валу или скорости ротора как вход Simulink^® блока, или представлять вал машины Simscape™ вращательный механический порт.

Выберите Torque Tm (значение по умолчанию), чтобы задать вход крутящего момента в N.m или в pu и маркировке изменения входа блока к Tm. Скорость машины определяется Инерцией машины J (или инерцией постоянный H для pu машины) и различием между прикладной механической TM крутящего момента и внутренним электромагнитным крутящим моментом Те. Соглашение знака для механического крутящего момента: когда скорость положительна, положительный сигнал крутящего момента указывает на моторный режим, и отрицательный сигнал указывает на режим генератора.

Выберите Speed w, чтобы задать вход скорости в rad/s или в pu и маркировке изменения входа блока к w. Скорость машины наложена, и механическая деталь модели (Инерция J) проигнорирована. Используя скорость, когда механический вход позволяет моделировать механическое устройство, связывающееся между двумя машинами.

Следующая фигура указывает, как смоделировать жесткое соединение вала в моторной генераторной установке, когда крутящий момент трения проигнорирован в машине 2. Скорость вывод машины 1 (двигатель) соединяется с входом скорости машины 2 (генератор), в то время как машина 2 электромагнитных крутящих момента вывели Те, применяется к механическому входу Tm крутящего момента машины 1. Фактор Kw учитывает единицы скорости обеих машин (pu или rad/s) и отношение коробки передач w2/w1. Фактор KT учитывает модули крутящего момента обеих машин (pu или N.m) и оценки машины. Кроме того, как инерция J2 проигнорирован в машине 2, J2 упомянул машину, 1 скорость должна быть добавлена, чтобы обработать 1 инерцию машинным способом J1.

Выберите Mechanical rotational port, чтобы добавить в блок механическое устройство Simscape вращательный порт, который позволяет связь вала машины с другими блоками Simscape, имеющими механические вращательные порты. Вход Simulink, представляющий механическую TM крутящего момента или скорость w машины, затем удален из блока.

Следующая фигура указывает, как соединить Идеальный Исходный блок Крутящего момента с библиотеки Simscape на вал машины, чтобы представлять машину в моторном режиме, или в режиме генератора, когда скорость ротора положительна.

Reference frame

Задает ссылочный кадр, который используется, чтобы преобразовать входные напряжения (кадр ссылки abc) к dq ссылочному кадру и вывести токи (dq ссылочный кадр) к кадру ссылки abc. Можно выбрать среди следующих ссылочных преобразований кадра:

Rotor (Преобразование парка) (значение по умолчанию)
Stationary (Кларк или αβ преобразование)
Synchronous

Следующие отношения описывают abc-to-dq ссылочные преобразования кадра, применился к Асинхронным напряжениям от фазы к фазе Машины.

$\begin{matrix} [\begin{matrix} V_{q s} \\ V_{d s} \end{matrix}] = \frac{}{13} [\begin{matrix} 2 потому что θ & потому что θ + \sqrt{3} \sin θ \\ 2 \sin θ & \sin θ - \sqrt{3} потому что θ \end{matrix}] [\begin{matrix} V_{a b s} \\ V_{b c s} \end{matrix}] \\ [\begin{matrix} V'_{q r} \\ V'_{d r} \end{matrix}] = \frac{}{13} [\begin{matrix} 2 потому что β & потому что β + \sqrt{3} \sin β \\ 2 \sin β & \sin β - \sqrt{3} потому что β \end{matrix}] [\begin{matrix} V'_{a b r} \\ V'_{b c r} \end{matrix}] . \end{matrix}$

В предыдущих уравнениях Θ является угловым положением ссылочного кадра, в то время как β = θ – _θr является различием между положением ссылочного кадра и положением (электрическим) из ротора. Поскольку обмотки машины соединяются в трехпроводной настройке Y, нет никакого униполярного (0) компонент. Эта настройка также выравнивает по ширине те два от строки к строке, входные напряжения используются в модели вместо трех напряжений строки-к-нейтральному. Следующие отношения описывают dq к abc ссылочные преобразования кадра, применился к токам фазы Asynchronous Machine.

$\begin{matrix} [\begin{matrix} i_{a s} \\ i_{b s} \end{matrix}] = [\begin{matrix} потому что θ & \sin θ \\ \frac{- потому что θ + \sqrt{3} \sin θ}{2} & \frac{- \sqrt{3} потому что θ - \sin θ}{2} \end{matrix}] [\begin{matrix} i_{q s} \\ i_{d s} \end{matrix}] \\ [\begin{matrix} i'_{a r} \\ i'_{b r} \end{matrix}] = [\begin{matrix} потому что β & \sin β \\ \frac{- потому что β + \sqrt{3} \sin β}{2} & \frac{- \sqrt{3} потому что β - \sin β}{2} \end{matrix}] [\begin{matrix} i'_{q r} \\ i'_{d r} \end{matrix}] \\ i_{c s} = - i_{a s} - i_{b s} \\ i'_{c r} = - i'_{a r} - i'_{b r} . \end{matrix}$

Следующая таблица показывает значения, принявшие Θ, и β в каждом ссылочном кадре (_Θe положение синхронно вращающегося ссылочного кадра).

Ссылочный кадр	Θ	β
Ротор	_Θr	0
Стационарный	0	_−Θr
Синхронный	_Θe	_Θe − _Θr

Выбор ссылочного кадра влияет на формы волны всех dq переменных. Это также влияет на скорость симуляции и в определенных случаях точность результатов. Следующие инструкции предлагаются в [1]:

Используйте стационарный ссылочный кадр, если напряжения статора являются или несбалансированными или прерывистыми, и напряжения ротора сбалансированы (или 0).
Используйте кадр ссылки ротора, если напряжения ротора являются или несбалансированными или прерывистыми, и напряжения статора сбалансированы.
Используйте или стационарные или синхронные ссылочные кадры, если все напряжения сбалансированы и непрерывны.

Use signal names to identify bus labels

Когда этот флажок устанавливается, измерение, вывод использует имена сигнала, чтобы идентифицировать метки шины. Выберите эту опцию для приложений, которые требуют, чтобы метки сигнала шины имели только алфавитно-цифровые символы.

Когда этот флажок снимается (значение по умолчанию), измерение, вывод использует определение сигнала, чтобы идентифицировать метки шины. Метки содержат неалфавитно-цифровые символы, которые несовместимы с некоторыми приложениями Simulink.

Вкладка параметров

Эта вкладка содержит электрические параметры машины. Чтобы оценить электрические параметры двойной клетки асинхронная машина на основе стандартных спецификаций производителя, можно использовать функцию power_AsynchronousMachineParams.

Nominal power, voltage (line-line), and frequency

Номинальная полная мощность Pn (ВА), строка к линейному напряжению RMS Vn (V) и частота fn (Гц). Значением по умолчанию является [3730 460 60] для pu модулей и [1.845e+04 400 50] для единиц СИ.

Stator resistance and inductance

RS сопротивления статора (Ω или pu) и индуктивность утечки Lls (H или pu). Значением по умолчанию является [0.01965 0.0397] для pu модулей и [0.5968 0.0003495] для единиц СИ.

Rotor resistance and inductance

RR сопротивления ротора' (Ω или pu) и индуктивность утечки Llr' (H или pu), оба упомянули статор. Этот параметр видим только, когда параметр Rotor type на вкладке Configuration устанавливается на Wound или Squirrel-cage. Значением по умолчанию является [0.01909 0.0397] для pu модулей и [0.6258 0.005473] для единиц СИ.

Cage 1 resistance and inductance

Сопротивление ротора Rr1' (Ω или pu) и индуктивность утечки Llr1' (H или pu), оба упомянули статор. Этот параметр видим только, когда параметр Rotor type на вкладке Configuration устанавливается на Double squirrel-cage. Значением по умолчанию является [0.01909 0.0397] для pu модулей и [0.4155 0.002066] для единиц СИ.

Cage 2 resistance and inductance

Сопротивление ротора Rr2' (Ω или pu) и индуктивность утечки Llr2' (H или pu), оба упомянули статор. Этот параметр видим только, когда параметр Rotor type на вкладке Configuration устанавливается на Double squirrel-cage. Значением по умолчанию является [0.01909 0.0397] для pu модулей и [0.4168 0.0003495] для единиц СИ.

Mutual inductance

Индуктивность намагничивания Lm (H или pu). Значением по умолчанию является 1.354 для pu модулей и 0.0354 для единиц СИ.

Inertia constant, friction factor, and pole pairs

Для диалогового окна единиц СИ: объединенная машина и коэффициент инерции загрузки J ^(kg.m2), объединенный вязкий коэффициент трения F (N.m.s) и пары полюса p. Крутящий момент трения Tf пропорционален скорости ротора ω (Tf = F.w). Значением по умолчанию является [0.05 0.005879 2].

Для pu модульного диалогового окна: инерция постоянный H (s), объединенный вязкий коэффициент трения F (pu) и пары полюса p. Значением по умолчанию является [0.09526 0.05479 2].

Initial conditions

Задает начальный промах s, электрический угол Θe (степени), статор текущее значение (A или pu), и углы фазы (степени):

[slip, th, i_as, i_bs, i_cs, phase_as, phase_bs, phase_cs]

Если параметр Rotor type устанавливается на Wound, можно также задать дополнительные начальные значения для ротора текущее значение (A или pu), и углы фазы (степени):

[slip, th, i_as, i_bs, i_cs, phase_as, phase_bs, phase_cs, i_ar, i_br, i_cr, phase_ar, phase_br, phase_cr]

Когда параметр Rotor type устанавливается на Squirrel-cage, начальные условия могут быть вычислены инструментом Load Flow или инструментом Machine Initialization в блоке Powergui.

Значением по умолчанию является [ 1,0 0,0,0 0,0,0 ] для pu модулей и [0 0 0 0 0 0 0 0] для единиц СИ.

Simulate saturation

Задает, моделируется ли магнитное насыщение ротора и железа статора или нет. Значение по умолчанию очищено.

[i;v] (pu)

Задает параметры кривой насыщения без загрузок. Магнитное насыщение статора и железа ротора (насыщение взаимного потока) моделируется кусочным определением линейного соотношения точки кривой насыщения без загрузок. Первая строка этой матрицы содержит значения токов статора. Вторая строка содержит значения соответствующих терминальных напряжений (напряжения статора). Первая точка (первый столбец матрицы) должна отличаться от [0,0]. Эта точка соответствует точке, где эффект насыщения начинается. Значением по умолчанию является [0.212,0.4201,0.8125,1.0979,1.4799,2.2457,3.2586,4.5763,6.4763 ; 0.5,0.7,0.9,1,1.1,1.2 ,1.3,1.4,1.5] для pu модулей и [14.03593122, 27.81365428, 53.79336849, 72.68890987, 97.98006896, 148.6815601, 215.7428561, 302.9841135, 428.7778367 ; 230, 322, 414, 460, 506, 552, 598, 644, 690] для единиц СИ..

Необходимо установить флажок Simulate saturation, чтобы моделировать насыщение. Если вы не устанавливаете флажок Simulate saturation, отношение между текущим статором и напряжением статора линейно.

Нажмите Plot, чтобы просмотреть заданную кривую насыщения без загрузок.

Вкладка "Дополнительно"

Вкладка "Дополнительно" блока не видима, когда вы устанавливаете параметр Simulation type блока powergui к Continuous, или когда вы выбираете параметр Automatically handle discrete solver блока powergui.

Вкладка видима, когда вы устанавливаете параметр Simulation type блока powergui к Discrete и когда параметр Automatically handle discrete solver блока powergui очищен.

Sample time (−1 for inherited)

Задает шаг расчета, используемый блоком. Чтобы наследовать шаг расчета, заданный в блоке Powergui, установите этот параметр на –1 (значение по умолчанию).

Discrete solver model

Задает метод интегрирования, используемый блоком, когда параметр Solver type блока Powergui устанавливается на Discrete. Выбором является Trapezoidal non iterative (значение по умолчанию), Trapezoidal iterative (alg. loop), Trapezoidal robust и Backward Euler robust.

Дискретная модель решателя автоматически установлена в Trapezoidal robust, когда вы выбираете параметр Automatically handle discrete solver блока powergui.

Trapezoidal non iterative и методы Trapezoidal iterative (alg. loop) больше не рекомендуются для дискретизации Асинхронной Машины. Первый метод требует, чтобы вы добавили ненезначительную загрузку шунта на терминалах машины, чтобы гарантировать устойчивость симуляции, и второй метод может не сходиться (остановки симуляции), когда количество машин увеличивается в модели.

Trapezoidal robust и методы Backward Euler robust позволяют вам избавлять от необходимости использовать паразитные загрузки и позволять моделировать машину без загрузок. Устранить топологические ошибки машин, соединенных с индуктивной схемой (например, выключатель, соединенный последовательно с машиной); машина моделирует незначительную внутреннюю загрузку 0,01% номинальной степени.

Метод Trapezoidal robust немного более точен, чем метод Backward Euler robust, особенно когда модель моделируется в больших шагах расчета. Метод Trapezoidal robust может произвести небольшие ослабленные числовые колебания на напряжении машины в условиях без загрузок, в то время как метод Backward Euler robust предотвращает колебания и поддерживает хорошую точность.

Для получения дополнительной информации о том, какой метод необходимо использовать в приложении, смотрите Симуляцию Дискретизированные Электрические системы.

Загрузите вкладку потока

Параметры на этой вкладке используются инструментом Load Flow блока powergui. Эти параметры потока загрузки используются для образцовой инициализации только. Они не оказывают влияния на модель блока или на производительность симуляции.

Mechanical power (W): Укажите, что механическая энергия применилась к валу машины в ваттах. Когда машина будет действовать в моторном режиме, задайте положительное значение. Когда машина будет действовать в режиме генератора, задайте отрицательную величину. Значением по умолчанию является 0 для pu модулей и 1.492e+006 для единиц СИ.

Вводы и выводы

Терминалы статора блока Asynchronous Machine идентифицированы буквами A, B, и C. Терминалы ротора идентифицированы буквами A, b, и c. Нейтральные связи статора и обмоток ротора не доступны; приняты трехпроводные связи Y.

Tm

Вход Simulink блока является механическим крутящим моментом в вале машины. Когда входом является положительный Сигнал Simulink, асинхронная машина ведет себя как двигатель. Когда вход является отрицательным сигналом, асинхронная машина ведет себя как генератор.

Когда вы используете маску параметров SI, вход является сигналом в N.m, в противном случае это находится в pu.

w

Альтернативный вход блока (в зависимости от значения параметра Mechanical input) является скоростью машины. Когда вы используете маску параметров SI, вход является сигналом в rad/s или в pu.

m

Simulink вывод блока является вектором, содержащим сигналы измерения. Можно демультиплексировать эти сигналы при помощи блока Селектора Шины, обеспеченного в Библиотеке Simulink. В зависимости от типа маски, которую вы используете, модули находятся в SI или в pu. Клетка 2 сигнала ротора возвращают пустой сигнал, когда параметр Rotor type на вкладке Configuration устанавливается на Wound или Squirrel-cage.

Имя	Определение	Модули
iar	Ротор текущий ir_a	A или pu
ibr	Ротор текущий ir_b	A или pu
icr	Ротор текущий ir_c	A или pu
iqr	Ротор текущий IQ	A или pu
idr	Ротор текущий ID	A или pu
phiqr	Поток ротора phir_q	V.s или pu
phidr	Поток ротора phir_d	V.s или pu
vqr	Напряжение ротора Vr_q	V или pu
vdr	Напряжение ротора Vr_d	V или pu
iar2	Клетка 2 ротора текущий ir_a	A или pu
ibr2	Клетка 2 ротора текущий ir_b	A или pu
icr2	Клетка 2 ротора текущий ir_c	A или pu
iqr2	Клетка 2 ротора текущий IQ	A или pu
idr2	Клетка 2 ротора текущий ID	A или pu
phiqr2	Клетка 2 потока ротора phir_q	V.s или pu
phidr2	Клетка 2 потока ротора phir_d	V.s или pu
МСФО	Статор текущий is_a	A или pu
ibs	Статор текущий is_b	A или pu
ics	Статор текущий is_c	A или pu
IQ	Статор текущий is_q	A или pu
идентификаторы	Статор текущий is_d	A или pu
phiqs	Поток статора phis_q	V.s или pu
phids	Поток статора phis_d	V.s или pu
vqs	Напряжение статора vs_q	V или pu
vds	Напряжение статора vs_d	V или pu
w	Скорость ротора	rad/s
Te	Электромагнитный крутящий момент Те	N.m или pu
тета	Угол ротора thetam	рад

Ограничения

Блок Asynchronous Machine не включает представление насыщения потоков утечки. Необходимо быть осторожными, когда вы соединяете идеальные источники со статором машины. Если вы принимаете решение предоставить статор через трехфазный бесконечный источник напряжения Y-connected, необходимо использовать три источника, соединенные в Y. Однако, если вы принимаете решение моделировать исходную связь дельты, необходимо использовать только два источника, соединенные последовательно.
Когда вы используете Асинхронные блоки Машины в дискретных системах, вам придется использовать маленькую паразитную активную нагрузку, соединенную на терминалах машины, чтобы избежать числовых колебаний. Времена большой выборки требуют больших загрузок. Оптимальная активная нагрузка пропорциональна шагу расчета. Помните, что с 25 μs временными шагами в системе на 60 Гц, минимальная нагрузка составляет приблизительно 2,5% степени номинала машины. Например, 200 асинхронных машин MVA в энергосистеме, дискретизированной с 50 μs шагами расчета, требуют приблизительно 5% активной нагрузки или 10 МВт. Если шаг расчета уменьшается до 20 μs, активная нагрузка 4 МВт достаточна.

Примеры

Пример 1: использование асинхронного блока машины в моторном режиме

Пример power_pwm иллюстрирует использование блока Asynchronous Machine в моторном режиме. Это состоит из асинхронной машины в системе регулировки скорости разомкнутого цикла.

Ротор машины закорачивается, и статор питается инвертором PWM, создал с блоками Simulink и взаимодействовал через интерфейс к блоку Asynchronous Machine через Управляемый Исходный блок Напряжения. Инвертор использует синусоидальную модуляцию длительности импульса. Основная частота синусоидальной ссылочной волны установлена на уровне 60 Гц, и треугольная частота несущей установлена на уровне 1 980 Гц. Эта частота соответствует _MF фактора модуляции частоты 33 (60 Гц x 33 = 1980).

Машина на 3 л. с. соединяется с постоянной загрузкой номинальной стоимости (11.9 N.m). Это запускается и достигает скорости сетбола 1.0 pu в t = 0,9 секунды.

Параметры машины - найденные в предыдущем диалоговом окне единиц СИ выше, за исключением индуктивности утечки статора, которая собирается в дважды ее нормальное значение моделировать индуктор сглаживания, помещенный между инвертором и машиной. Кроме того, стационарный ссылочный кадр использовался, чтобы получить показанные результаты.

Откройте пример power_pwm. В параметрах симуляции маленький относительный допуск требуется из-за высокого уровня переключения инвертора.

Запустите симуляцию и наблюдайте скорость и крутящий момент машины.

Первый график показывает скорость машины, идущую от 0 до 1 725 об/мин (1.0 pu). Второй график показывает электромагнитный крутящий момент, разработанный машиной. Поскольку статор питается инвертором PWM, шумный крутящий момент наблюдается.

Однако этот шум не видим в скорости, потому что это отфильтровано инерцией машины, но это видно в токах ротора и статоре.

Посмотрите на вывод инвертора PWM. Поскольку ничто из интереса не видно в шкале времени симуляции, концентратах графика на прошлых моментах симуляции.

Пример 2: эффект насыщения асинхронного блока машины

Пример power_asm_sat иллюстрирует эффект насыщения блока Asynchronous Machine.

Два идентичных трехфазных двигателя (50 л. с., 460 В, 1 800 об/мин) моделируются, с и без насыщения, чтобы наблюдать эффекты насыщения относительно токов статора. Две различных симуляции поняты в примере.

Первая симуляция является установившимся тестом без загрузок. Эта таблица содержит значения Параметров Насыщения и измерений, полученных путем симуляции различных рабочих точек на влажном двигателе (без загрузок и в установившемся).

Параметры насыщения		Измерения
Vsat (Vrms L-L)	Isat (достигают максимума A),	Vrms L-L	Is_A (достигают максимума A),
-	-	120	7.322
230	14.04	230	14.03
-	-	250	16.86
-	-	300	24.04
322	27.81	322	28.39
-	-	351	35.22
-	-	382	43.83
414	53.79	414	54.21
-	-	426	58.58
-	-	449	67.94
460	72.69	460	73.01
-	-	472	79.12
-	-	488	88.43
506	97.98	506	100.9
-	-	519	111.6
-	-	535	126.9
-	-	546	139.1
552	148.68	552	146.3
-	-	569	169.1
-	-	581	187.4
598	215.74	598	216.5
-	-	620	259.6
-	-	633	287.8
644	302.98	644	313.2
-	-	659	350
-	-	672	383.7
-	-	681	407.9
690	428.78	690	432.9

Следующий график иллюстрирует эти результаты и показывает точность модели насыщения. Измеренные рабочие точки соответствуют хорошо кривой, которая построена от данных о Параметрах Насыщения.

Можно наблюдать другие эффекты насыщения на токах статора путем выполнения симуляции с заторможенным ротором или со многими различными значениями крутящего момента загрузки.

Ссылки

[1] Краузе, P.C., О. Уосинкзук, и С.Д. Садхофф, анализ электрического машинного оборудования, IEEE^® Press, 2002.

[2] Mohan, N., T.M. НеДеленд, и В.П. Роббинс, силовая электроника: конвертеры, приложения, и проект, John Wiley & Sons, Inc., Нью-Йорк, 1995, разделяют 8.4.1.

Документация