Синхронная машина нежелания

Синхронная машина нежелания с синусоидальным распределением потока

Библиотека:
Simscape / Электрический / Электромеханический / Reluctance & Stepper

Описание

Блок Synchronous Reluctance Machine представляет синхронную машину нежелания (SynRM) с синусоидальным распределением потока. Данные показывают эквивалентную электрическую схему для обмоток статора.

Моторная конструкция

Схема показывает моторную конструкцию с однополюсно-парным на роторе. Для показанного соглашения осей, когда угол механического устройства ротора _θr является нулем, a - выравниваются фаза и потоки постоянного магнита. Блок поддерживает второе определение оси ротора, для которого угол механического устройства ротора задан как угол между a - фазой магнитная ось и ротором q - ось.

Уравнения

Объединенное напряжение через обмотки статора

$[\begin{matrix} v_{a} \\ v_{b} \\ v_{c} \end{matrix}] = [\begin{matrix} R_{s} \\ 000 & R_{s} \\ 000 & R_{s} \end{matrix}] [\begin{matrix} i_{a} \\ i_{b} \\ i_{c} \end{matrix}] + [\begin{matrix} \frac{d ψ_{a}}{d t} \\ \frac{d ψ_{b}}{d t} \\ \frac{d ψ_{c}}{d t} \end{matrix}],$

где:

_va, _vb и _vc являются отдельными напряжениями фазы через обмотки статора.
_Rs является эквивалентным сопротивлением каждой обмотки статора.
_ia, _ib и _ic являются токами, текущими в обмотках статора.
_ψa, _ψb и _ψc являются магнитными потоками, которые соединяют каждую обмотку статора.

Постоянный магнит, обмотка возбуждения и три обмотки статора способствуют потоку, который соединяет каждую обмотку. Общий поток задан как

$[\begin{matrix} ψ_{a} \\ ψ_{b} \\ ψ_{c} \end{matrix}] = [\begin{matrix} L_{a a} & L_{a b} & L_{a c} \\ L_{b a} & L_{b b} & L_{b c} \\ L_{c a} & L_{c b} & L_{c c} \end{matrix}] [\begin{matrix} i_{a} \\ i_{b} \\ i_{c} \end{matrix}]$

где:

_Laa, _Lbb и _Lcc являются самоиндукциями обмоток статора.
_Lab, _Lac, _Lba, _Lbc, _Lca и _Lcb являются взаимной индуктивностью обмоток статора.

Индуктивность в обмотках статора является функциями ротора электрический угол и задана как

$L_{a a} = L_{s} + L_{m} потому что (2 θ_{r}),$

$L_{b b} = L_{s} + L_{m} потому что (2 (θ_{r} - \frac{2 π}{3})),$

$L_{c c} = L_{s} + L_{m} потому что (2 (θ_{r} + \frac{2 π}{3})),$

$L_{a b} = L_{b a} = - M_{s} - L_{m} потому что (θ_{r} + \frac{π}{6}),$

$L_{b c} = L_{c b} = - M_{s} - L_{m} потому что (θ_{r} + \frac{π}{6} - \frac{2 π}{3}),$

$L_{c a} = L_{a c} = - M_{s} - L_{m} потому что (θ_{r} + \frac{π}{6} + \frac{2 π}{3}),$

где:

_Ls является самоиндукцией статора на фазу. Это значение является средней самоиндукцией каждой из обмоток статора.
_Lm является колебанием индуктивности статора. Это значение является амплитудой колебания самоиндукции и взаимной индуктивности с изменяющимся углом ротора.
_θr является углом механического устройства ротора.
_Ms является статором взаимная индуктивность. Это значение является средней взаимной индуктивностью между обмотками статора.

Упрощенные уравнения

Применение преобразования Парка к блоку, электрические уравнения определения производят выражение для крутящего момента, который независим от угла ротора.

Преобразование Парка, P, задано как

$P = \frac{}{23} [\begin{matrix} потому что θ_{e} & потому что (θ_{e} - \frac{2 π}{3}) & потому что (θ_{e} + \frac{2 π}{3}) \\ - \sin θ_{e} & - \sin (θ_{e} - \frac{2 π}{3}) & - \sin (θ_{e} + \frac{2 π}{3}) \\ \frac{}{12} & \frac{}{12} & \frac{}{12} \end{matrix}],$

где _θe является электрическим углом. Электрический угол зависит от угла механического устройства ротора, и количество полюса соединяется таким образом что

$θ_{e} = N θ_{r},$

где:

N является количеством пар полюса.
_θr является углом механического устройства ротора.

Применение преобразования Парка к первым двум электрическим уравнениям определения производит уравнения, которые задают поведение блока:

$v_{d} = R_{s} i_{d} + L_{d} \frac{d i_{d}}{d t} - N ω i_{q} L_{q},$

$v_{q} = R_{s} i_{q} + L_{q} \frac{d i_{q}}{d t} + N ω i_{d} L_{d},$

$v_{0} = R_{s} i_{0} + L_{0} \frac{d i_{0}}{d t},$

$T = \frac{}{32} N (i_{q} i_{d} L_{d} - i_{d} i_{q} L_{q})$

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

где:

_id, _iq и _i0 является d - ось, q - ось и токи нулевой последовательности, заданные

$[\begin{matrix} i_{d} \\ i_{q} \\ i_{0} \end{matrix}] = P [\begin{matrix} i_{a} \\ i_{b} \\ i_{c} \end{matrix}],$
где _ia, _ib и _ic являются токами статора.
_vd, _vq и _v0 является d - ось, q - ось и токи нулевой последовательности, заданные

$[\begin{matrix} v_{d} \\ v_{q} \\ v_{0} \end{matrix}] = P [\begin{matrix} v_{a} \\ v_{b} \\ v_{c} \end{matrix}],$
где _va, _vb и _vc являются токами статора.
Индуктивность dq0 задана, соответственно как
- $L_{d} = L_{s} + M_{s} + \frac{}{32} L_{m}$
- $L_{q} = L_{s} + M_{s} - \frac{}{32} L_{m}$
- $L_{0} = L_{s} - 2 M_{s}$ .
_Rs является сопротивлением статора на фазу.
N является количеством пар полюса ротора.
T является крутящим моментом ротора. Для блока Synchronous Reluctance Machine крутящий момент вытекает из случая машины (порт C сохранения блока) к ротору машины (порт R сохранения блока).
_TL является крутящим моментом загрузки.
_Bm является затуханием ротора.
ω является скоростью вращения механического устройства ротора.
J является инерцией ротора.

Предположения

Распределение потока является синусоидальным.

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.

`C` Случай машины
вращательное механическое устройство

Механический вращательный порт сохранения сопоставлен со случаем машины.

`~` — Трехфазный составной объект
электрический

Расширяемый трехфазный порт сопоставлен с обмотками статора.

Фаза `n` — Neutral
электрический

Электрический порт сохранения сопоставлен с нейтральной фазой.

Параметры

развернуть все

Основной

`Number of pole pairs` — Пары полюса ротора
`6` (значение по умолчанию) | целое число

Количество постоянного магнита подпирает пары шестами на роторе.

`Stator parameterization` — Метод параметризации
`Specify Ld, Lq and L0` (значение по умолчанию) | `Specify Ls, Lm, and Ms`

Метод для параметризации статора.

Зависимости

Выбор Specify Ld, Lq and L0 включает эти параметры:

Stator d-axis inductance, Ld
Stator q-axis inductance, Lq
Stator zero-sequence inductance, L0

Выбор Specify Ls, Lm, and Ms включает эти параметры:

Stator self-inductance per phase, Ls
Stator inductance fluctuation, Lm
Stator mutual inductance, Ms

`Stator d-axis inductance, Ld` — Индуктивность
`0.0031` `H` (значение по умолчанию)

Индуктивность прямой оси статора машины.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify Ld, Lq and L0.

`Stator q-axis inductance, Lq` — Индуктивность
`0.004` `H` (значение по умолчанию)

Индуктивность квадратурной оси статора машины.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify Ld, Lq and L0.

`Stator zero-sequence inductance, L0` — Индуктивность
`0.0005` `H` (значение по умолчанию)

Индуктивность нулевой оси для статора машины.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify Ld, Lq and L0.

`Stator self-inductance per phase, Ls` — Индуктивность
`0.0025` `H` (значение по умолчанию)

Средняя самоиндукция трех обмоток статора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify Ls, Lm, and Ms.

`Stator inductance fluctuation, Lm` — Индуктивность
`-0.0003` `H` (значение по умолчанию)

Амплитуда колебания самоиндукции и взаимной индуктивности с углом ротора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify Ls, Lm, and Ms.

`Stator mutual inductance, Ms` — Индуктивность
`0.0010` `H` (значение по умолчанию)

Средняя взаимная индуктивность между обмотками статора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify Ls, Lm, and Ms.

`Stator resistance per phase, Rs` — Сопротивление
`0.7` `Ohm` (значение по умолчанию)

Сопротивление каждой из обмоток статора.

`Zero sequence` — Опция, чтобы пропустить условия нулевой последовательности
`Include` (значение по умолчанию) | `Exclude`

Опция, чтобы пропустить условия нулевой последовательности. Выбор:

Включение Включайте условия нулевой последовательности. Чтобы приоритизировать точность модели, используйте эту настройку по умолчанию. Используя эти результаты опции по ошибке для симуляций, которые используют решатель Разделения. Для получения дополнительной информации смотрите, что Скорость симуляции Увеличения Использует Решатель Разделения (Simscape).
Exclude — Исключите условия нулевой последовательности. Чтобы приоритизировать скорость симуляции для настольной симуляции или развертывания приложений, выберите эту опцию.

Зависимости

Выбор Include представляет параметр нулевой последовательности в настройках Impedances.

Механическое устройство

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

Инерция ротора присоединяется к механическому переводному порту R.

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

Ротационное затухание.

`Rotor angle definition` — \angle
`Angle between the a-phase magnetic axis and the d-axis` (значение по умолчанию) | `Angle between the a-phase magnetic axis and the q-axis`

Контрольная точка для углового измерения ротора. Если вы выбираете значение по умолчанию, ротор и a - потоки фазы выравниваются для угла нулевого ротора. В противном случае a - текущая фаза генерирует максимальное значение крутящего момента для угла нулевого ротора.

Образцовые примеры

Synchronous Reluctance Machine Torque Control

Синхронное управление крутящим моментом машины нежелания

Управляйте крутящим моментом в синхронной машине нежелания базирующийся электрический диск (SynRM). Высоковольтная батарея питает SynRM через управляемый трехфазный конвертер. Идеальный угловой скоростной источник обеспечивает загрузку. Подсистема Управления использует подход разомкнутого цикла, чтобы управлять крутящим моментом и подходом с обратной связью, чтобы управлять током. В каждый демонстрационный момент запрос крутящего момента преобразован в соответствующие текущие ссылки с помощью максимального крутящего момента на стратегию Ампера. Текущее управление основано на PI. Симуляция использует шаги крутящего момента и в режимах двигателя и в генератора. Подсистема Визуализации содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Открытая модель

Synchronous Reluctance Machine Velocity Control

Синхронное скоростное управление машиной нежелания

Управляйте ротором, угловая скорость в синхронной машине нежелания (SynRM) основывала электрический диск. Высоковольтная батарея питает SynRM через управляемый трехфазный конвертер. Идеальный источник крутящего момента обеспечивает загрузку. Подсистема Управления включает многоскоростную основанную на PI структуру каскадного регулирования. Управляющая структура имеет внешний угловой скоростной цикл управления и два внутренних контура управления током. Подсистема Визуализации содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Открытая модель

Ссылки

[1] Kundur, P. Устойчивость энергосистемы и управление. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Макгроу Хилл, 1993.

[2] Андерсон, пополудни анализ неработающих энергосистем. Хобокен, NJ: нажатие Wiley-IEEE, 1995.

[3] Moghaddam, R. Синхронная машина нежелания (SynRM) в приложениях Дисков переменной скорости (VSD) - теоретическая и экспериментальная переоценка. Школа KTH электротехники, Стокгольма, Швеция, 2011.

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Блоки Simscape

BLDC | Гибридное возбуждение PMSM | PMSM | Коммутируемая машина нежелания | Синхронная полевая схема машины | Синхронное измерение машины

Документация

Синхронная машина нежелания

Описание

Моторная конструкция

Уравнения

Упрощенные уравнения

Предположения

Переменные

Порты

Сохранение

R Ротор машины вращательное механическое устройство

C Случай машины вращательное механическое устройство

~ — Трехфазный составной объект электрический

Фаза n — Neutral электрический

Параметры

Основной

Number of pole pairs — Пары полюса ротора 6 (значение по умолчанию) | целое число

Stator parameterization — Метод параметризации Specify Ld, Lq and L0 (значение по умолчанию) | Specify Ls, Lm, and Ms

Зависимости

Stator d-axis inductance, Ld — Индуктивность 0.0031 H (значение по умолчанию)

Зависимости

Stator q-axis inductance, Lq — Индуктивность 0.004 H (значение по умолчанию)

Зависимости

Stator zero-sequence inductance, L0 — Индуктивность 0.0005 H (значение по умолчанию)

Зависимости

Stator self-inductance per phase, Ls — Индуктивность 0.0025 H (значение по умолчанию)

Зависимости

Stator inductance fluctuation, Lm — Индуктивность -0.0003 H (значение по умолчанию)

Зависимости

Stator mutual inductance, Ms — Индуктивность 0.0010 H (значение по умолчанию)

Зависимости

Stator resistance per phase, Rs — Сопротивление 0.7 Ohm (значение по умолчанию)

Zero sequence — Опция, чтобы пропустить условия нулевой последовательности Include (значение по умолчанию) | Exclude

Зависимости

Механическое устройство

Rotor inertia — Инерция 0.01 kg*m^2 (значение по умолчанию)

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

Rotor angle definition — \angle Angle between the a-phase magnetic axis and the d-axis (значение по умолчанию) | Angle between the a-phase magnetic axis and the q-axis

Образцовые примеры

Синхронное управление крутящим моментом машины нежелания

Синхронное скоростное управление машиной нежелания

Ссылки

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Блоки Simscape

Введенный в R2017b

Документация Simscape Electrical

Поддержка

`R` Ротор машины
вращательное механическое устройство

`C` Случай машины
вращательное механическое устройство

`~` — Трехфазный составной объект
электрический

Фаза `n` — Neutral
электрический

`Number of pole pairs` — Пары полюса ротора
`6` (значение по умолчанию) | целое число

`Stator parameterization` — Метод параметризации
`Specify Ld, Lq and L0` (значение по умолчанию) | `Specify Ls, Lm, and Ms`

`Stator d-axis inductance, Ld` — Индуктивность
`0.0031` `H` (значение по умолчанию)

`Stator q-axis inductance, Lq` — Индуктивность
`0.004` `H` (значение по умолчанию)

`Stator zero-sequence inductance, L0` — Индуктивность
`0.0005` `H` (значение по умолчанию)

`Stator self-inductance per phase, Ls` — Индуктивность
`0.0025` `H` (значение по умолчанию)

`Stator inductance fluctuation, Lm` — Индуктивность
`-0.0003` `H` (значение по умолчанию)

`Stator mutual inductance, Ms` — Индуктивность
`0.0010` `H` (значение по умолчанию)

`Stator resistance per phase, Rs` — Сопротивление
`0.7` `Ohm` (значение по умолчанию)

`Zero sequence` — Опция, чтобы пропустить условия нулевой последовательности
`Include` (значение по умолчанию) | `Exclude`

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

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

`Rotor angle definition` — \angle
`Angle between the a-phase magnetic axis and the d-axis` (значение по умолчанию) | `Angle between the a-phase magnetic axis and the q-axis`

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