Постоянный магнит синхронный двигатель с синусоидальным распределением потока
Simscape / Электрический / Электромеханический / Постоянный магнит
Блок PMSM моделирует постоянный магнит синхронный двигатель с трехфазным wye - статор раны. Рисунок показывает эквивалентную электрическую схему для обмоток статора.
Этот рисунок показывает моторную конструкцию с однополюсно-парным на роторе.
Постоянные магниты генерируют магнитное поле ротора, которое создает синусоидальную скорость изменения потока с углом ротора.
Для соглашения осей в предыдущей фигуре a - выравниваются фаза и потоки постоянного магнита, когда угол механического устройства ротора, θr, является нулем. Блок поддерживает второе определение оси ротора, в котором угол механического устройства ротора задан как угол между a - фазой магнитная ось и ротором q - ось.
Напряжения через обмотки статора заданы:
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.
и скорости изменения магнитного потока в каждой обмотке статора.
Постоянный магнит и эти три обмотки способствуют общему потоку, соединяющему каждую обмотку. Общий поток задан:
где:
ψa, ψb и ψc являются общими потоками, соединяющими каждую обмотку статора.
Laa, Lbb и Lcc являются самоиндукциями обмоток статора.
Lab, Lac, Lba, и так далее, является взаимной индуктивностью обмоток статора.
ψam, ψbm и ψcm являются потоками постоянного магнита, соединяющими обмотки статора.
Индуктивность в обмотках статора является функциями ротора электрический угол, заданный:
и
где:
θr является углом механического устройства ротора.
θe является ротором электрический угол.
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.
Ms является статором взаимная индуктивность. Это значение является средней взаимной индуктивностью между обмотками статора.
Поток постоянного магнита, соединяющий извилистый a, является максимумом когда θe = 0 ° и нуль когда θe = 90 °. Поэтому соединенный моторный поток задан:
где ψm является потокосцеплением постоянного магнита.
Применение преобразования Парка с блоком, электрические уравнения производят выражение для крутящего момента, который независим от угла ротора.
Преобразование парка задано:
где θe является электрическим углом, заданным как Nθr. N является количеством пар полюса.
Используя преобразование Парка на статоре извилистые напряжения и токи преобразовывают их к системе координат dq0, которая независима от угла ротора:
и
Применение преобразования Парка к первым двум электрическим уравнениям производит следующие уравнения, которые задают поведение блока:
и
где:
Ld = Ls + Ms + 3/2 Lm. Ld является статором d - индуктивность оси.
Lq = Ls + Ms − 3/2 Lm. Lq является статором q - индуктивность оси.
L0 = Ls – 2Ms. L0 является индуктивностью нулевой последовательности статора.
ω является скоростью вращательного механического устройства ротора.
N является количеством пар полюса постоянного магнита ротора.
T является крутящим моментом ротора. Крутящий момент течет из моторного случая (блокируйте физический порт C) к моторному ротору (блокируют физический порт R).
Использование блока PMSM исходная, неортогональная реализация Парка преобразовывает. При попытке применить альтернативную реализацию, вы получаете различные результаты для dq0 напряжения и токов.
Можно параметризовать двигатель с помощью обратной эдс или закрутить константы, которые чаще всего даются на моторных таблицах данных при помощи опции Permanent magnet flux linkage.
Постоянная обратная эдс задана как пиковое напряжение, вызванное постоянным магнитом в каждой из фаз на модульную скорость вращения. Это связано с пиковым потокосцеплением постоянного магнита:
Из этого определения, из этого следует, что обратной эдс eph для одной фазы дают:
Постоянный крутящий момент задан как пиковый крутящий момент, вызванный каждой из фаз на текущий модуль. Это численно идентично в значении обратной эдс, постоянной, когда оба выражаются в единицах СИ:
Когда Ld =Lq, и когда токи во всех трех фазах сбалансированы, из этого следует, что объединенным крутящим моментом T дают:
где Ipk является максимальным током в любой из этих трех обмоток.
Фактор 3/2 следует из этого являющегося установившейся суммой крутящих моментов от всех фаз. Поэтому крутящий момент постоянный kt мог также быть задан как:
где T является измеренным общим крутящим моментом при тестировании со сбалансированным трехфазным током с пиковым линейным напряжением Ipk. Запись в терминах линейного напряжения RMS:
Используйте настройки Variables, чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для переменных в блоках перед симуляцией. Для получения дополнительной информации смотрите Приоритет Набора и Начальную Цель для Переменных в блоках (Simscape).
[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.
