Hybrid Excitation PMSM

Гибридное возбуждение синхронная машина с трехфазным статором раны Уая

  • Библиотека:
  • Simscape / Электрический / Электромеханический / Постоянный магнит

Описание

Блок Hybrid Excitation PMSM представляет гибридное возбуждение синхронная машина с трехфазным статором раны Уая. Постоянные магниты и обмотки возбуждения обеспечивают возбуждение машины. Рисунок показывает эквивалентную электрическую схему для обмоток ротора и статора.

Моторная конструкция

Схема показывает моторную конструкцию с однополюсно-парным на роторе. Для 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

Напряжения через обмотки статора заданы

[vavbvc]=[Rs000Rs000Rs][iaibic]+[dψadtdψbdtdψcdt],

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.

  • dψadt,dψbdt, и dψcdt скорости изменения магнитного потока в каждой обмотке статора.

Напряжение через обмотку возбуждения выражается как

vf=Rfif+dψfdt,

где:

  • vf является отдельным напряжением фазы через обмотку возбуждения.

  • Rf является эквивалентным сопротивлением обмотки возбуждения.

  • if является текущим течением в обмотке возбуждения.

  • dψfdt скорость изменения магнитного потока в обмотке возбуждения.

Постоянный магнит, обмотка возбуждения и обмотки статора трехзвездочной раны способствуют потоку, соединяющему каждую обмотку. Общий поток задан

[ψaψbψc]=[LaaLabLacLbaLbbLbcLcaLcbLcc][iaibic]+[ψamψbmψcm]+[LamfLbmfLcmf]if,

где:

  • ψa, ψb и ψc являются общими потоками, соединяющими каждую обмотку статора.

  • Laa, Lbb и Lcc являются самоиндукциями обмоток статора.

  • Lab, Lac, Lba, Lbc, Lca и Lcb являются взаимной индуктивностью обмоток статора.

  • ψam, ψbm и ψcm являются потоками намагничивания, соединяющими обмотки статора.

  • Lamf, Lbmf и Lcmf являются взаимной индуктивностью обмотки возбуждения.

Индуктивность в обмотках статора является функциями ротора электрический угол и задана

θe=Nθr+rotoroffset,

Laa=Ls+Lmcos(2θe),

Lbb=Ls+Lmcos(2(θe2π/3)),

Lcc=Ls+Lmcos(2(θe+2π/3)),

Lab=Lba=MsLmcos(2(θe+π/6)),

Lbc=Lcb=MsLmcos(2(θe+π/62π/3)),

Lca=Lac=MsLmcos(2(θe+π/6+2π/3)),

где:

  • N является количеством пар полюса ротора.

  • θr является углом механического устройства ротора.

  • θe является ротором электрический угол.

  • rotor offset является 0 если вы задаете ротор электрический угол относительно d-оси или -pi/2 если вы задаете ротор электрический угол относительно q-оси.

  • Ls является самоиндукцией статора на фазу. Это значение является средней самоиндукцией каждой из обмоток статора.

  • Lm является колебанием индуктивности статора. Это значение является колебанием самоиндукции и взаимной индуктивности с изменяющимся углом ротора.

  • Ms является статором взаимная индуктивность. Это значение является средней взаимной индуктивностью между обмотками статора.

Обмотка соединения потока намагничивания, a-a’ является максимумом когда θe = 0 ° и нуль когда θe = 90 °. Поэтому:

ψm=[ψamψbmψcm]=[ψmcosθeψmcos(θe2π/3)ψmcos(θe+2π/3)],

Lmf=[LamfLbmfLcmf]=[LmfcosθeLmfcos(θe2π/3)Lmfcos(θe+2π/3)],

и

Ψf=Lfif+LmfT[iaibic],

где:

  • ψm является соединенным моторным потоком.

  • Lmf является взаимной полевой индуктивностью якоря.

  • ψf является потоком, соединяющим обмотку возбуждения.

  • Lf является индуктивностью обмотки возбуждения.

  • [Lmf]T преобразование вектора Lmf, то есть,

    [Lmf]T=[LamfLbmfLcmf]T=[LamfLbmfLcmf].

Упрощенные уравнения

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

Преобразование Парка задано

P=2/3[cosθecos(θe2π/3)cos(θe+2π/3)sinθesin(θe2π/3)sin(θe+2π/3)0.50.50.5]

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

vd=Rsid+Lddiddt+LmfdifdtNωiqLq,

vq=Rsiq+Lqdiqdt+Nω(idLd+ψm+ifLmf),

v0=Rsi0+L0di0dt,

vf=Rfif+Lfdifdt+32Lmfdiddt,

T=32N(iq(idLd+ψm+ifLmf)idiqLq),

и

Jdωdt=T=TLBmω.

где:

  • vd, vq и v0 является d - ось, q - ось и напряжения нулевой последовательности. Эти напряжения заданы

    [vdvqv0]=P[vavbvc].

  • id, iq и i0 является d - ось, q - ось и токи нулевой последовательности, заданные

    [idiqi0]=P[iaibic].

  • Ld является статором d - индуктивность оси. Ld = Ls + Ms + 3/2 Lm.

  • ω является скоростью вращательного механического устройства.

  • Lq является статором q - индуктивность оси. Lq = Ls + Ms − 3/2 Lm.

  • L0 является индуктивностью нулевой последовательности статора. L0 = Ls – 2Ms.

  • T является крутящим моментом ротора. Для блока Hybrid Excitation PMSM крутящий момент течет из случая машины (порт C сохранения блока) к ротору машины (порт R сохранения блока).

  • J является инерцией ротора.

  • TL является крутящим моментом загрузки.

  • Bm является затуханием ротора.

Переменные

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).

Предположения

Распределение потока является синусоидальным.

Порты

Сохранение

развернуть все

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен с ротором машины.

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен со случаем машины.

Расширяемый трехфазный порт сопоставлен с обмотками статора.

Электрический порт сохранения сопоставлен с нейтральной фазой.

Электрический порт сохранения сопоставил с обмоткой возбуждения положительный терминал.

Электрический порт сохранения сопоставил с обмоткой возбуждения отрицательный терминал.

Параметры

развернуть все

Основной

Выберите точность моделирования:

  • Constant Ld, Lq, Lmf, Lf and PMLd, Lq, Lmf, Lf и значения PM являются постоянными и заданы их соответствующими параметрами.

  • Tabulated Ld, Lq, Lmf, Lf and PMLd, Lq, Lmf, Lf и значения PM вычисляются онлайн из DQ и полевых текущих интерполяционных таблиц можно следующим образом:

    Ld=f1(id,iq,if)

    Lq=f2(id,iq,if)

    Lmf=f3(id,iq,if)

    λPM=f4(id,iq,if)

    Lf=f5(if)

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0.

Количество постоянного магнита подпирает пары шестами на роторе.

Пиковое потокосцепление постоянного магнита для любой из обмоток статора.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Modeling fidelity на Constant Ld, Lq, Lmf, Lf and PM.

Модель параметризации статора.

Зависимости

Установка Stator parameterization влияет на видимость других параметров.

Индуктивность прямой оси статора машины.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0 и параметр Modeling fidelity к Constant Ld, Lq, Lmf, Lf and PM.

Индуктивность квадратурной оси статора машины.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0 и параметр Modeling fidelity к Constant Ld, Lq, Lmf, Lf and PM.

Прямая ось текущий вектор, ID.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0 и параметр Modeling fidelity к Tabulated Ld, Lq, Lmf, Lf and PM.

Квадратурная ось текущий вектор, IQ.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0 и параметр Modeling fidelity к Tabulated Ld, Lq, Lmf, Lf and PM.

Возбуждение текущий вектор, если.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0 и параметр Modeling fidelity к Tabulated Ld, Lq, Lmf, Lf and PM.

Матрица Ld.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0 и параметр Modeling fidelity к Tabulated Ld, Lq, Lmf, Lf and PM.

Матрица Lq.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0 и параметр Modeling fidelity к Tabulated Ld, Lq, Lmf, Lf and PM.

Взаимная полевая индуктивность якоря.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0 и параметр Modeling fidelity к Tabulated Ld, Lq, Lmf, Lf and PM.

Потокосцепление постоянного магнита.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0, параметр Modeling fidelity к Tabulated Ld, Lq, Lmf, Lf and PM.

Вектор Lf.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0, параметр Modeling fidelity к Tabulated Ld, Lq, Lmf, Lf and PM.

Индуктивность нулевой оси для статора машины.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если Stator parameterization установлен в Specify Ld, Lq and L0 и Zero sequence установлен в Include.

Средняя самоиндукция трех обмоток статора.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если Stator parameterization установлен в Specify Ls, Lm, and Ms.

Колебание самоиндукции и взаимной индуктивности с углом ротора.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если Stator parameterization установлен в Specify Ls, Lm, and Ms.

Средняя взаимная индуктивность между обмотками статора.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если Stator parameterization установлен в Specify Ls, Lm, and Ms.

Индуктивность обмотки возбуждения.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0 и параметр Modeling fidelity к Constant Ld, Lq, Lmf, Lf and PM или параметр Stator parameterization к Specify Ls, Lm, and Ms

Поле арматуры взаимная индуктивность.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0 и параметр Modeling fidelity к Constant Ld, Lq, Lmf, Lf and PM или параметр Stator parameterization к Specify Ls, Lm, and Ms

Сопротивление каждой из обмоток статора.

Сопротивление обмотки возбуждения.

Модель нулевой последовательности:

  • Include — Приоритизируйте точность модели. Ошибка происходит, если вы Включаете условия нулевой последовательности для симуляций, которые используют решатель Разделения. Для получения дополнительной информации смотрите, что Скорость симуляции Увеличения Использует Решатель Разделения (Simscape).

  • Exclude — Приоритизируйте скорость симуляции для настольной симуляции или развертывания приложений.

Зависимости

Если этот параметр устанавливается на:

  • Include и Stator parameterization установлен в Specify Ld, Lq, and L0 — параметр Stator zero-sequence inductance, L0 отображается.

  • Exclude — Параметр Stator zero-sequence inductance, L0 не отображается.

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.

Механическое устройство

Инерция ротора присоединяется к механическому поступательному порту R.

Ротационное затухание.

Примеры модели

HESM Torque Control

Управление крутящим моментом HESM

Управляйте крутящим моментом в основанном на гибридном возбуждении синхронной машине (HESM) диске электрической тяги. Постоянные магниты и обмотка возбуждения волнуют HESM. Высоковольтная батарея питает SM через управляемый трехфазный конвертер для обмоток статора и через управляемые четыре квадрантных прерывателя для обмотки ротора. Идеальный источник скорости вращения 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. Текущее управление основано на PI. Симуляция использует несколько шагов крутящего момента и в режимах двигателя и в генератора. Подсистема Визуализации содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Ссылки

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

[2] Mbayed, R. Анализ неработающих энергосистем. Хобокен, NJ: нажатие Wiley-IEEE, 1995.

[3] Андерсон, пополудни Вклад в Управление Гибридного Возбуждения Синхронная Машина для Встраиваемых приложений. Universite de Cergy Pontoise, 2012.

[4] Ло, X. и Т. А. Липо. “Синхронная Гибридная Машина AC / Постоянный магнит Гибридная Машина AC”. Транзакции IEEE энергетического Преобразования. Издание 15, № 2 (2000), стр 203–210.

Расширенные возможности

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

Введенный в R2017b

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте