Inverter (Three-Phase)

Реализует трехфазную модель инвертора для Дисков электродвигателя переменного тока

Библиотека

Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Электроприводы / Основные Блоки Диска

Описание

Блок Inverter (Three-Phase) моделирует стандартную двухуровневую модель инвертора с тремя участками (подробный режим) или модель инвертора среднего значения (средний режим). Средний режим имеет несколько экземпляров, в зависимости от типа дисков электродвигателя переменного тока.

Подробный режим

В подробном режиме блок Inverter (Three-Phase) является экземпляром блока Universal Bridge, сконфигурированного как (трехфазный), принудительно коммутируемый конвертер с тремя руками.

Средний режим

В среднем режиме блок Inverter (Three-Phase) реализует модель инвертора среднего значения для определенного типа дисков AC. Модель инвертора среднего значения может быть текущим исходным типом с сигналом ссылки переменного тока, исходным типом напряжения с сигналом ссылки напряжения переменного тока или исходным типом напряжения с сигналом ссылки переменного тока.

Текущий исходный тип с сигналом ссылки переменного тока

Эта модель используется в типе дисков AC на основе ориентированного на поле управления, управления вектором WFSM или векторного управления PMSM.

Инвертор представлен текущими источниками на стороне AC во время нормального функционирования. Сигнал ссылки переменного тока генерирует трехфазные токи в инверторе выход. Когда инвертор насыщается, он действует в режиме прямоугольной волны, и текущие источники заменяются источниками напряжения. Модель инвертора среднего значения этого типа показана на рисунке.

Модель состоит из одного управляемого текущего источника на стороне DC и двух управляемых текущих источников и трех управляемых источников напряжения на стороне AC. Источник постоянного тока позволяет представление средней шины DC текущее поведение после уравнения

_Idc = (_Pac + _Plosses) / _Vdc,

с _Pac, являющимся стороной AC мгновенная степень, _Plosses потери в устройствах силовой электроники и _Vdc напряжение на шине DC.

На стороне AC текущие источники представляют средние токи фазы, питаемые двигатель. Текущие значения установлены равные текущим ссылкам, отправленным текущим регулятором. Маленький ток введен, чтобы компенсировать ток, чертивший трехфазной загрузкой (необходимый из-за инвертора текущие источники последовательно с индуктивным двигателем).

Токи питаются тремя управляемыми источниками напряжения во время потери текущего отслеживания из-за недостаточного напряжения инвертора. Эти источники напряжения представляют режим прямоугольной волны и позволяют хорошее представление токов фазы во время насыщения инвертора. Каждый источник напряжения выходные параметры или _Vin или 0, в зависимости от значений импульсов (1 или 0) отправляет текущим контроллером. Этот режим работы обнаруживается от блока Saturation detection с помощью напряжения на шине DC и встречной электродвижущей силы, сгенерированной машиной AC.

Исходный тип напряжения с сигналом ссылки напряжения переменного тока

Эта модель используется в типе дисков AC на основе модуляции вектора пробела.

Инвертор представлен с источниками напряжения на стороне AC. Сигнал ссылки напряжения переменного тока генерирует трехфазное напряжение в инверторе выход. Модель инвертора среднего значения этого типа показана на рисунке.

Модель состоит из одного управляемого текущего источника на стороне DC и трех управляемых источников напряжения на стороне AC. Источник постоянного тока позволяет представление средней шины DC текущее поведение, после уравнения

_Idc = _αaIa + _αbIb + _αcIc,

с _αa, _αb, _αc, являющимся рабочими циклами PWM (или напряжение фазы к отношению напряжения на шине DC) участков инвертора A, B, и C соответственно, и _Ia, _Ib, _Ic соответствующие трехфазные токи. Три источника напряжения переменного тока представляют средние значения напряжения трехфазных напряжений инвертора _Va, _Vb, _Vc, после уравнения

_Va = _αa _Vin

_Vb = _αb _Vin

_Vc = _αc _Vin,

с _Vin, являющимся значением напряжения на шине входа DC.

Исходный тип напряжения с сигналом ссылки переменного тока

Эта модель инвертора среднего значения используется в Бесщеточном типе дисков AC управления постоянным током.

Инвертор представлен с источниками напряжения на стороне AC. Параметры машины AC требуются вместе с сигналом ссылки переменного тока сгенерировать трехфазные напряжения в инверторе выход. Рисунок показывает модель инвертора среднего значения этого типа для трапециевидного диска PMSM.

Модель состоит из одного управляемого текущего источника на стороне DC и двух управляемых источников напряжения на стороне AC. Источник постоянного тока позволяет представление шины DC текущее поведение, описанное уравнением

_Idc = (_Pout + _Plosses) / _Vin,

с _Pout, являющимся выходной мощностью переменного тока, _Plosses потери в электронных устройствах степени и _Vin напряжение на шине DC.

На стороне AC источники напряжения питаются мгновенными напряжениями, обеспеченными Трапециевидной динамической моделью PMSM (см. документацию PMSM для модели машины). Эта динамическая модель берет токи ссылки AC (уровень этих токов был ограничен, чтобы представлять реальные токи), измеренные напряжения BEMF и скорость машины, чтобы вычислить терминальные напряжения, чтобы примениться к машине.

Динамический ограничитель уровня ограничивает уровень ссылочных токов, когда переходы происходят. Уровень зависит от степени насыщения инвертора.

Во время потери текущего отслеживания из-за недостаточного напряжения инвертора, динамический ограничитель уровня насыщает ссылочный ток согласно этому режиму работы.

Параметры

Model detail level

Задайте уровень детализации модели, чтобы использовать:

Detailed (значение по умолчанию)
Average

Sample Time

Шаг расчета инвертора, в секундах. Значением по умолчанию является 2e-6.

Snubber resistance Rs (Ohms)

Сопротивление демпфера, в Омах. Установите параметр Snubber resistance Rs на inf устранить демпферы из модели. Значением по умолчанию является 10e3.

Snubber capacitance Cs (F)

Емкость демпфера, в фарадах. Установите параметр Snubber capacitance Cs на 0 устранить демпферы или к inf получить резистивный демпфер. Значением по умолчанию является inf.

Power electronic device

Выберите тип электронного устройства степени, чтобы использовать в мосту.

GTO / Diodes (значение по умолчанию)
MOSFET / Diodes
IGBT / Diodes

Drive type

Задайте тип дисков, чтобы использовать. Этот параметр отображается только, когда параметр Model detail level устанавливается на Average. Выберите одно из этих значений:

Field-oriented control (значение по умолчанию)
Space vector modulation
WFSM vector control
PMSM vector control
Brushless DC

Ron (Ohms)

Внутреннее сопротивление переключателя, в Омах. Значением по умолчанию является 1e-3.

Forward voltages (V) [Vf, Vfd]

Передайте напряжения, в вольтах, принудительно коммутируемых устройств (GTO, MOSFET или IGBT) и антипараллельных диодов. Этот параметр доступен, когда выбранным Power electronic device является GTO/Diodes или IGBT/Diodes. Значением по умолчанию является [1.2,1.2].

Fall time and tail time (s) [Tf, Tt]

Время спада Tf и время хвоста Tt, в секундах, для GTO или устройств IGBT. Значением по умолчанию является [1e-6,2e-6].

Значение по умолчанию is[1e-6,2e-6].

Measurements

Значением по умолчанию является None.

Выберите Device voltages измерять напряжения через шесть терминалов электронного устройства степени.

Выберите Device currents измерять токи, текущие через шесть электронных устройств степени. Если антипараллельные диоды используются, измеренный ток является общим током в принудительно коммутируемом устройстве (GTO, MOSFET или IGBT) и в антипараллельном диоде. Положительный ток поэтому указывает на текущее течение в принудительно коммутируемом устройстве, и отрицательный ток указывает на текущее течение в диоде. Если устройства демпфера заданы, измеренные токи - те текущие через электронные устройства степени только.

Выберите UAB UBC UCA UDC voltages измерять терминальные напряжения (переменный и постоянный ток) блока Inverter (Three-Phase).

Выберите All voltages and currents измерять все напряжения и токи, заданные для блока Inverter (Three-Phase).

Поместите блок Multimeter в свою модель, чтобы отобразить выбранные измерения во время симуляции. В меню Available Measurements блока Multimeter измерение идентифицировано меткой, сопровождаемой именем блока.

Измерение	Метка
Напряжения устройства	`Usw1:`
Ток ветви	`Isw1:`
Терминальные напряжения	`Uab:`

Source Frequency (Hz)

Синхронная частота машины, в герц. Этот параметр отображается только, когда параметр Model detail level устанавливается на Average. Значением по умолчанию является 60.

Reference frame

Задает систему координат, которая используется, чтобы преобразовать входные напряжения (система координат abc) к dq системе координат и вывести токи (dq система координат) к системе координат abc. Можно выбрать из следующих преобразований системы координат:

Rotor (значение по умолчанию)
Stationary
Synchronous

Этот параметр отображается только, когда Model detail level parameter установлен в Average и параметр Drive type устанавливается на Field-oriented control.

Stator [Rs (Ohms), Lls (H)]

Сопротивление статора, в Омах и индуктивности утечки, в henry, двигателя. Этот параметр отображается только, когда параметр Model detail level устанавливается на Average и параметр Drive type устанавливается на Field-oriented control Значением по умолчанию.The является [14.85e-3,0.3027e-3].

Stator [Rs (Ohms), Ll, Lmd, Lmq (H)]

Сопротивление статора, в Омах, индуктивности утечки, в henry, и d и q взаимной индуктивности двигателя, в henry. Этот параметр отображается только, когда параметр Model detail level устанавливается на Average и параметр Drive type устанавливается на WFSM vector control. Значением по умолчанию является [2.01e-3,4.289e-4,4.477e-3,1.354e-3].

Rotor [ Rr' (Ohms) Llr' (H)]

Сопротивление ротора, в Омах и индуктивности утечки, в henry, оба упомянули статор. Этот параметр отображается только, когда параметр Model detail level устанавливается на Average и параметр Drive type устанавливается на Field-oriented control. Значением по умолчанию является [9.295e-3,0.3027e-3].

Mutual inductance Lm (H)

Индуктивность намагничивания двигателя, в henry. Этот параметр отображается только, когда параметр Model detail level устанавливается на Average и параметр Drive type устанавливается на Field-oriented control. Значением по умолчанию является 10.46e-3.

Значение по умолчанию is10.46e-3.

Inductances (H) [Ld, Lq]

Фаза-к-нейтральному Ld и индуктивность Lq на d-оси и q-оси синусоидальной модели с существенно-полюсным ротором. Этот параметр отображается только, когда параметр Model detail level устанавливается на Average и параметр Drive type устанавливается на PMSM vector control.

Значением по умолчанию является [8.5e-3,8.5e-3].

Inductance (H)

Индуктивность якоря синусоидальной модели с круглым ротором (Ld равен Lq). Этот параметр отображается только, когда параметр Model detail level устанавливается на Average и параметр Drive type устанавливается на Brushless DC . Значением по умолчанию является 8.5e-3.

Resistance (Ohms)

RS сопротивления фазы статора, в Омах, двигателя. Этот параметр отображается только, когда параметр Model detail level устанавливается на Average и параметр Drive type устанавливается на PMSM vector control. Значением по умолчанию является 0.2.

Flux induced by magnets (Wb)

Постоянный поток, в weber, на пары полюса вызван в обмотках статора магнитами двигателя. Этот параметр отображается только, когда параметр Model detail level устанавливается на Average и параметр Drive type устанавливается на PMSM vector control или Brushless DC. Значением по умолчанию является 0.175.

Pairs of poles

Количеством пар полюса машины управляет инвертор. Этот параметр отображается только, когда параметр Model detail level устанавливается на Average. Значением по умолчанию является 4.

Вводы и выводы

g: Логический элемент вводится для устройств управляемого переключателя. Импульсы отправляются в верхние и более низкие переключатели участков инвертора A, B, и C. Этот вход отображается только, когда параметр Model detail level устанавливается на Detailed.
ctrl: Управляющие сигналы от соответствующего диспетчера. В среднем режиме блок Inverter (Three-Phase) больше не получает импульсы, но получает различные типы других сигналов, которые являются конкретным типом дисков. Этот вход отображается только, когда параметр Model detail level устанавливается на Average и параметр Drive type устанавливается на Field-oriented control, WFSM vector control, или PMSM vector control.
Duty: Рабочие циклы PWM (или напряжение фазы к отношению напряжения на шине DC) участков инвертора A, B, и C. Этот вход отображается только, когда параметр Model detail level устанавливается на Average и параметр Drive type устанавливается на Space vector modulation.
+: Положительный терминал на стороне DC.
-: Отрицательный терминал на стороне DC.
A, B, C: Трехфазные терминалы на стороне AC.

Примеры

Блок Inverter (Three-Phase) используется в AC1 к блокам AC7 библиотеки Electric Drives.

Ссылки

[1] Bose, B. K. Современная силовая электроника и диски AC, NJ: Prentice Hall, 2002.

[2] Эриксон, R. W. и Д. Максимович. Основные принципы силовой электроники, второго выпуска. Нью-Йорк: Kluwer академические издатели, 2004.

Документация