Коммутируемая (многофазная) машина нежелания

Четыре или пятифазовая коммутируемая машина нежелания (SRM)

Библиотека:
Simscape / Электрический / Электромеханический / Reluctance & Steppers

Описание

Блок Switched Reluctance Machine (Multi-Phase) представляет четыре - или пятифазовая коммутируемая машина нежелания (SRM).

Схема показывает моторную конструкцию для четырехфазовой машины.

Схема показывает моторную конструкцию для пятифазовой машины.

Уравнения

Угол штриха ротора для многофазной машины

$θ_{s t} = \frac{2 π}{N_{s} N_{r}}$

где:

_θst является топить углом.
_Ns является количеством фаз.
_Nr является количеством полюсов ротора.

Производственная возможность крутящего момента, β, одного полюса ротора

$β = \frac{2 π}{N_{r}} .$

Математическая модель для коммутируемой машины нежелания (SRM) очень нелинейна из-за влияния магнитного насыщения на кривой потокосцепления к углу, λ (_θph). Уравнение напряжения фазы для SRM

$v_{p h} = R_{s} i_{p h} + \frac{d λ_{p h} (i_{p h}, θ_{p h})}{d t}$

где:

_vph является напряжением на фазу.
_Rs является сопротивлением статора на фазу.
_iph является током на фазу.
_λph является потокосцеплением на фазу.
_θph является углом на фазу.

Перезапись уравнения напряжения фазы с точки зрения частных производных приводит к этому уравнению:

$v_{p h} = R_{s} i_{p h} + \frac{\partial λ_{p h}}{\partial i_{p h}} \frac{d i_{p h}}{d t} + \frac{\partial λ_{p h}}{\partial θ_{p h}} \frac{d θ_{p h}}{d t} .$

Переходная индуктивность задана как

$L_{t} (i_{p h}, θ_{p h}) = \frac{\partial λ_{p h} (i_{p h}, θ_{p h})}{\partial i_{p h}},$

или проще как

$\frac{\partial λ_{p h}}{\partial i_{p h}} .$

Противоэлектродвижущая сила задана как

$E_{p h} = \frac{\partial λ_{p h}}{\partial θ_{p h}} ω_{r} .$

Замена этими условиями в переписанное уравнение напряжения приводит к этому уравнению напряжения:

$v_{p h} = R_{s} i_{p h} + L_{t} (i_{p h}, θ_{p h}) \frac{d i_{p h}}{d t} + E_{p h} .$

Применение co-энергетической формулы к уравнениям для крутящего момента,

$T_{p h} = \frac{\partial W (θ_{p h})}{\partial θ_{r}},$

и энергия,

$W (i_{p h}, θ_{p h}) = \int_{0}^{i_{p h}} λ_{p h} (i_{p h}, θ_{p h}) d i_{p h}$

приводит к интегральному уравнению, которое задает мгновенный крутящий момент на фазу, то есть,

$T_{p h} (i_{p h}, θ_{p h}) = \int_{0}^{i_{p h}} \frac{\partial λ_{p h} (i_{p h}, θ_{p h})}{\partial θ_{p h}} d i_{p h} .$

Интеграция по фазам дает это уравнение, которое задает общий мгновенный крутящий момент как

$T = \sum_{j = 1}^{N_{s}} T_{p h} (j) .$

Уравнение для движения

$J \frac{d ω}{d t} = T - T_{L} - B_{m} ω$

где:

J является инерцией ротора.
ω является механической скоростью вращения.
T является крутящим моментом ротора. Для блока Switched Reluctance Machine крутящий момент вытекает из случая машины (порт C сохранения блока) к ротору машины (порт R сохранения блока).
_TL является крутящим моментом загрузки.
J является инерцией ротора.
_Bm является затуханием ротора.

Для высокочастотной разработки моделирования и управления используйте эмпирические данные и вычисление конечного элемента, чтобы определить кривую потокосцепления с точки зрения тока и угла, то есть,

$λ_{p h} (i_{p h}, θ_{p h}) .$

Для моделирования низкого качества можно также аппроксимировать кривую с помощью аналитических методов. Один такой метод [2] использование эта показательная функция:

$λ_{p h} (i_{p h}, θ_{p h}) = λ_{s a t} (1 - e^{- i_{p h} f (θ_{p h})}),$

где:

_λsat является влажным потокосцеплением.
f (_θr) получен расширением Фурье.

Для расширения Фурье используйте первые два даже термины этого уравнения:

$f (θ_{p h}) = a + b потому что (N_{r} θ_{p h})$

где a> b,

$a = \frac{L_{\min} + L_{\max}}{2 λ_{s a t}},$

$b = \frac{L_{m a x} - L_{m i n}}{2 λ_{s a t}} .$

Предположения

Нулевой угол ротора соответствует полюсу ротора, который выравнивается отлично с a - фаза, то есть, пиковый поток.

Переменные

Используйте настройки Variables, чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для основных переменных перед симуляцией. Для получения дополнительной информации смотрите Приоритет Набора и Начальную Цель для Основных переменных (Simscape).

Порты

Сохранение

развернуть все

`R` Ротор машины
вращательное механическое устройство

Механический вращательный порт сохранения сопоставлен с ротором машины.

Типы данных: double

`C` Случай машины
вращательное механическое устройство

Механический вращательный порт сохранения сопоставлен со случаем машины.

Типы данных: double

`a1` — a - фаза положительное предоставление
электрический

Электрическое положительное предоставление для фазы-a.

Типы данных: double

`b1` — b - фаза положительное предоставление
электрический

Электрическое положительное предоставление для фазы-b.

Типы данных: double

`c1` — c - фаза положительное предоставление
электрический

Электрическое положительное предоставление для фазы-c.

Типы данных: double

`d1` — d - фаза положительное предоставление
электрический

Электрическое положительное предоставление для фазы-d.

Типы данных: double

`e1` — e - фаза положительное предоставление
электрический

Электрическое положительное предоставление для фазы-e.

Этот порт видим, если вы выбираете Five-phase для параметра Number of stator phases.

Типы данных: double

`a2` — a - фаза отрицательное предоставление
электрический

Электрическое отрицательное предоставление для фазы-a.

Типы данных: double

`b2` — b - фаза отрицательное предоставление
электрический

Электрическое отрицательное предоставление для фазы-b.

Типы данных: double

`c2` — c - фаза отрицательное предоставление
электрический

Электрическое отрицательное предоставление для фазы-c.

Типы данных: double

`d2` — d - фаза отрицательное предоставление
электрический

Электрическое отрицательное предоставление для фазы-d.

Типы данных: double

`e2` — e - фаза отрицательное предоставление
электрический

Электрическое отрицательное предоставление для фазы-e.

Этот порт видим, если вы выбираете Five-phase для параметра Number of stator phases.

Типы данных: double

Параметры

развернуть все

Основной

`Number of stator phases` — Четыре - или пятифазовый SRM
`Four-phase` (значение по умолчанию) | `Five-phase`

Тип многофазного SRM с точки зрения количества фаз статора.

Зависимости

Выбор Five-phase включает эти порты:

`Number of rotor poles` — Полюс ротора
`8` (значение по умолчанию) | положительное целое число

Количество пар полюса на роторе.

`Stator resistance per phase` — Сопротивление
`3` `Ohm` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Сопротивление на фазу каждой из обмоток статора.

`Stator parameterization` — Метод параметризации
`Specify saturated flux linkage` (значение по умолчанию) | `Specify flux characteristic`

Метод для параметризации статора.

Зависимости

Выбор Specify saturated flux linkage включает эти параметры:

Saturated flux linkage
Aligned inductance
Unaligned inductance

Выбор Specify flux characteristic включает эти параметры:

Current vector, i
Angle vector, theta
Flux linkage matrix, Phi(i,theta)

`Saturated flux linkage` — Потокосцепление
`0.43` `Wb` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Влажное потокосцепление на фазу.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify saturated flux linkage.

`Aligned inductance` — Индуктивность
`0.0046` `H` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Индуктивность, когда ось полюса ротора идентична оси взволнованного полюса статора. Значение этого параметра должно быть больше, чем значение параметра Unaligned inductance.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify saturated flux linkage.

`Unaligned inductance` — Индуктивность
`6.7e-4` `H` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Индуктивность, когда ось между двумя полюсами ротора идентична оси взволнованного полюса статора. Значение этого параметра должно быть меньше, чем значение параметра Aligned inductance.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify saturated flux linkage.

`Current vector, i` — Текущий
`[0, 50, 100]` `A` (значение по умолчанию) | положительный вектор

Текущий вектор раньше идентифицировал семейство кривых потокосцепления.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify flux characteristic.

`Angle vector, theta` — \angle
`[0, 22.5, 45]` `deg` (значение по умолчанию) | положительный вектор

Угловой вектор раньше идентифицировал семейство кривых потокосцепления.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify flux characteristic.

`Flux linkage matrix, Phi(i,theta)` — Поток
`[0, 0, 0; .37, .06, .37; .43, .1, .43]` `Wb` (значение по умолчанию) | скаляр

Матрица потокосцепления, которая задает семейство кривых потокосцепления.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify flux characteristic.

Механическое устройство

`Rotor inertia` — Инерция
`0.01` `kg*m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Инерция ротора присоединяется к механическому переводному порту R.

`Rotor Damping` — Затухание
`0` `N*m/(rad/s)` (значение по умолчанию) | скаляр

Ротационное затухание.

Образцовые примеры

Five-Phase Switched Reluctance Machine Control

Пятифазовое коммутируемое управление машиной нежелания

Контролируйте скорость ротора в базирующемся электрическом диске пятифазовой коммутируемой машины нежелания (SRM). Источник напряжения постоянного тока питает SRM через управляемый мост с пятью руками. Поворот конвертера - на и выключает углы, считаются постоянными.

Открытая модель

Switched Reluctance Motor Parameterized with FEM Data

Коммутируемый двигатель нежелания, параметризованный с данными FEM

Создайте модель Коммутируемого двигателя нежелания (SRM). Пользовательский Simscape™ составляет композит, компонент используется, чтобы создать три пары полюса статора с помощью Simscape Electrical™ FEM-параметризованный Ротационный Привод в качестве основного компонента. Состояния входных контактов (реверс, вкл\выкл) управляют крутящим моментом, применился к валу двигателя.

Открытая модель

Four-Phase Switched Reluctance Machine Control

Четырехфазовое коммутируемое управление машиной нежелания

Контролируйте скорость ротора в базирующемся электрическом диске четырехфазовой коммутируемой машины нежелания (SRM). Источник напряжения постоянного тока питает SRM через управляемый мост с четырьмя руками. Поворот конвертера - на и выключает углы, считаются постоянными.

Открытая модель

Ссылки

[1] Boldea, я. и С. А. Насар. Электроприводы. 2-й Эд. Нью-Йорк: нажатие CRC, 2005.

[2] Iliĉ-Spong, M. R. Марино, С. Пересада и Д. Тейлор. “Управление линеаризацией обратной связи коммутируемых двигателей нежелания”. Транзакции IEEE на Автоматическом управлении. Издание 32, Номер 5, 1987, стр 371–379.

Документация

Коммутируемая (многофазная) машина нежелания

Описание

Уравнения

Предположения

Переменные

Порты

Сохранение

R Ротор машины вращательное механическое устройство

C Случай машины вращательное механическое устройство

a1 — a - фаза положительное предоставление электрический

b1 — b - фаза положительное предоставление электрический

c1 — c - фаза положительное предоставление электрический

d1 — d - фаза положительное предоставление электрический

e1 — e - фаза положительное предоставление электрический

a2 — a - фаза отрицательное предоставление электрический

b2 — b - фаза отрицательное предоставление электрический

c2 — c - фаза отрицательное предоставление электрический

d2 — d - фаза отрицательное предоставление электрический

e2 — e - фаза отрицательное предоставление электрический

Параметры

Основной

Number of stator phases — Четыре - или пятифазовый SRM Four-phase (значение по умолчанию) | Five-phase

Зависимости

Number of rotor poles — Полюс ротора 8 (значение по умолчанию) | положительное целое число

Stator resistance per phase — Сопротивление 3 Ohm (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Stator parameterization — Метод параметризации Specify saturated flux linkage (значение по умолчанию) | Specify flux characteristic

Зависимости

Saturated flux linkage — Потокосцепление 0.43 Wb (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Aligned inductance — Индуктивность 0.0046 H (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Unaligned inductance — Индуктивность 6.7e-4 H (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Current vector, i — Текущий [0, 50, 100] A (значение по умолчанию) | положительный вектор

Зависимости

Angle vector, theta — \angle [0, 22.5, 45] deg (значение по умолчанию) | положительный вектор

Зависимости

Flux linkage matrix, Phi(i,theta) — Поток [0, 0, 0; .37, .06, .37; .43, .1, .43] Wb (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Механическое устройство

Rotor inertia — Инерция 0.01 kg*m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Rotor Damping — Затухание 0 N*m/(rad/s) (значение по умолчанию) | скаляр

Образцовые примеры

Пятифазовое коммутируемое управление машиной нежелания

Коммутируемый двигатель нежелания, параметризованный с данными FEM

Четырехфазовое коммутируемое управление машиной нежелания

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Смотрите также

Введенный в R2018b

Документация Simscape Electrical

Поддержка

`R` Ротор машины
вращательное механическое устройство

`C` Случай машины
вращательное механическое устройство

`a1` — a - фаза положительное предоставление
электрический

`b1` — b - фаза положительное предоставление
электрический

`c1` — c - фаза положительное предоставление
электрический

`d1` — d - фаза положительное предоставление
электрический

`e1` — e - фаза положительное предоставление
электрический

`a2` — a - фаза отрицательное предоставление
электрический

`b2` — b - фаза отрицательное предоставление
электрический

`c2` — c - фаза отрицательное предоставление
электрический

`d2` — d - фаза отрицательное предоставление
электрический

`e2` — e - фаза отрицательное предоставление
электрический

`Number of stator phases` — Четыре - или пятифазовый SRM
`Four-phase` (значение по умолчанию) | `Five-phase`

`Number of rotor poles` — Полюс ротора
`8` (значение по умолчанию) | положительное целое число

`Stator resistance per phase` — Сопротивление
`3` `Ohm` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Stator parameterization` — Метод параметризации
`Specify saturated flux linkage` (значение по умолчанию) | `Specify flux characteristic`

`Saturated flux linkage` — Потокосцепление
`0.43` `Wb` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Aligned inductance` — Индуктивность
`0.0046` `H` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Unaligned inductance` — Индуктивность
`6.7e-4` `H` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Current vector, i` — Текущий
`[0, 50, 100]` `A` (значение по умолчанию) | положительный вектор

`Angle vector, theta` — \angle
`[0, 22.5, 45]` `deg` (значение по умолчанию) | положительный вектор

`Flux linkage matrix, Phi(i,theta)` — Поток
`[0, 0, 0; .37, .06, .37; .43, .1, .43]` `Wb` (значение по умолчанию) | скаляр

`Rotor inertia` — Инерция
`0.01` `kg*m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Rotor Damping` — Затухание
`0` `N*m/(rad/s)` (значение по умолчанию) | скаляр

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.