PMSM

Постоянный магнит синхронный двигатель с синусоидальным распределением потока

Библиотека:
Simscape / Электрический / Электромеханический / Постоянный магнит

Описание

Блок PMSM моделирует постоянный магнит синхронный двигатель с трехфазным статором раны Уая. Рисунок показывает эквивалентную электрическую схему для обмоток статора.

Моторная конструкция

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 на предыдущем рисунке 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.

Уравнения

Напряжения через обмотки статора заданы:

$[\begin{matrix} v_{a} \\ v_{b} \\ v_{c} \end{matrix}] = [\begin{matrix} R_{s} & 0 & 0 \\ 0 & R_{s} & 0 \\ 0 & 0 & R_{s} \end{matrix}] [\begin{matrix} i_{a} \\ i_{b} \\ i_{c} \end{matrix}] + [\begin{matrix} \frac{d ψ_{a}}{d t} \\ \frac{d ψ_{b}}{d t} \\ \frac{d ψ_{c}}{d t} \end{matrix}],$

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.
$\frac{d ψ_{a}}{d t},$ $\frac{d ψ_{b}}{d t},$ и $\frac{d ψ_{c}}{d t}$ скорости изменения магнитного потока в каждой обмотке статора.

Постоянный магнит и эти три обмотки способствуют общему потоку, соединяющему каждую обмотку. Общий поток задан:

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

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:

$θ_{e} = N θ_{r} + r o t o r o f f s e t$

$L_{a a} = L_{s} + L_{m} cos (2 θ_{e}),$

$L_{b b} = L_{s} + L_{m} cos (2 (θ_{e} - 2 π / 3)),$

$L_{c c} = L_{s} + L_{m} cos (2 (θ_{e} + 2 π / 3)),$

$L_{a b} = L_{b a} = - M_{s} - L_{m} \cos (2 (θ_{e} + π / 6)),$

$L_{b c} = L_{c b} = - M_{s} - L_{m} \cos (2 (θ_{e} + π / 6 - 2 π / 3)),$

$L_{c a} = L_{a c} = - M_{s} - L_{m} \cos (2 (θ_{e} + π / 6 + 2 π / 3)),$

где:

_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.

Поток постоянного магнита, соединяющий извилистый a, является максимумом когда _θe = 0 ° и нуль когда _θe = 90 °. Поэтому соединенный моторный поток задан:

$[\begin{matrix} ψ_{a m} \\ ψ_{b m} \\ ψ_{c m} \end{matrix}] = [\begin{matrix} ψ_{m} \cos θ_{e} \\ ψ_{m} \cos (θ_{e} - 2 π / 3) \\ ψ_{m} \cos (θ_{e} + 2 π / 3) \end{matrix}]$

где _ψm является потокосцеплением постоянного магнита.

Упрощенные электрические уравнения

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

Преобразование парка задано:

$P = 2 / 3 [\begin{matrix} \cos θ_{e} & \cos (θ_{e} - 2 π / 3) & \cos (θ_{e} + 2 π / 3) \\ - \sin θ_{e} & - \sin (θ_{e} - 2 π / 3) & - \sin (θ_{e} + 2 π / 3) \\ 0.5 & 0.5 & 0.5 \end{matrix}]$

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:

$[\begin{matrix} v_{d} \\ v_{q} \\ v_{0} \end{matrix}] = P [\begin{matrix} v_{a} \\ v_{b} \\ v_{c} \end{matrix}]$

$[\begin{matrix} i_{d} \\ i_{q} \\ i_{0} \end{matrix}] = P [\begin{matrix} i_{a} \\ i_{b} \\ i_{c} \end{matrix}] .$

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

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

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

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

$T = \frac{3}{2} N (i_{q} (i_{d} L_{d} + ψ_{m}) - i_{d} i_{q} L_{q}),$

где:

_Ld = _Ls + _Ms + 3/2 _Lm. _Ld является статором d - составляющая индукции.
_Lq = _Ls + _Ms − 3/2 _Lm. _Lq является статором q - составляющая индукции.
_L0 = _Ls – 2_Ms. _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.

Альтернативная параметризация потокосцепления

Можно параметрировать двигатель с помощью коэффициента противо-ЭДС или закрутить константы, которые чаще всего даются в моторных таблицах данных при помощи опции Permanent magnet flux linkage.

Коэффициент противо-ЭДС, постоянная задан как пиковое напряжение, вызванное постоянным магнитом в каждой из фаз на модульную скорость вращения. Это связано с пиковым потокосцеплением постоянного магнита:

$k_{e} = N ψ_{m} .$

Из этого определения, из этого следует, что коэффициентом противо-ЭДС _eph для одной фазы дают:

$e_{p h} = k_{e} ω .$

Постоянный крутящий момент задан как пиковый крутящий момент, вызванный каждой из фаз на текущий модуль. Это численно идентично в значении коэффициенту противо-ЭДС, постоянной, когда оба описываются в единицах СИ:

$k_{t} = N ψ_{m} .$

Когда _Ld =_Lq, и когда токи во всех трех фазах сбалансированы, из этого следует, что объединенным крутящим моментом T дают:

$T = \frac{3}{2} k_{t} i_{q} = \frac{3}{2} k_{t} I_{p k},$

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:

$k_{t} = \frac{2}{3} (\frac{T}{I_{p k}}),$

где T является измеренным общим крутящим моментом при тестировании со сбалансированным трехфазным током с пиковым линейным напряжением _Ipk. Запись в терминах текущей линии RMS:

$k_{t} = \frac{\sqrt{2}}{3} \frac{T}{i_{l i n e, r m s}} .$

Вычисление потерь в железе

Потери в железе разделены на два условия, одно представление основного пути к намагничиванию и другое представление перекрестного зубного пути к совету, который становится активным во время ослабленной операции поля. Модель потерь в железе, которая основана на работе Меллора [3].

Термин, представляющий основной путь к намагничиванию, зависит от вызванного напряжения статора линии-к-нейтральному RMS, $V_{m_{r m s}}^{}$ :

$P_{O C} (V_{m_{r m s}}^{}) = \frac{a_{h}}{k} V_{m_{r m s}}^{} + \frac{a_{j}}{k^{2}} V_{m_{r m s}}^{2} + \frac{a_{e x}}{k^{1.5}} V_{m_{r m s}}^{1.5}$

Это - доминирующий термин в течение операции без загрузок. k является коэффициентом противо-ЭДС, постоянной, связывающим вольты RMS на Гц. Это задано как $k = V_{m_{r m s}}^{} / f$ , где f является электрической частотой. Первый срок на правой стороне является магнитной гистерезисной потерей, второй является потеря токов Фуко, и третьей является избыточная потеря. Эти три коэффициента, появляющиеся на числителях, выведены из значений, что вы предусматриваете гистерезис разомкнутой цепи, вихрь и избыточные потери.

Термин, представляющий перекрестный зубной путь к совету, становится важным, когда поле размагничивания создано и может быть определено из теста короткой схемы анализа конечных элементов. Это зависит от эдс RMS, сопоставленной с перекрестным зубным потоком совета, $V_{d_{r m s}}^{*}$ :

$P_{S C} (V_{d_{r m s}}^{*}) = \frac{b_{h}}{k} V_{d_{r m s}}^{*} + \frac{b_{j}}{k^{2}} V_{d_{r m s}}^{* 2} + \frac{b_{e x}}{k^{1.5}} V_{d_{r m s}}^{* 1.5}$

Три условия числителя выведены из значений, вы предусматриваете гистерезис короткой схемы, вихрь и избыточные потери.

Тепловые порты

Блок имеет четыре дополнительных тепловых порта, один для каждой из этих трех обмоток и один для ротора. Эти порты скрыты по умолчанию. Чтобы осушить тепловые порты, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели, выберите Simscape> Block choices, и затем выберите желаемый вариант блока с тепловыми портами: Composite three-phase ports | Show thermal port или Expanded three-phase ports | Show thermal port. Это действие отображает тепловые порты на значке блока и отсоединяет параметры Thermal Port и Temperature Dependence. Эти параметры описаны далее на этой странице с описанием.

Используйте тепловые порты, чтобы симулировать эффекты медного сопротивления и потерь в железе, которые преобразовывают электроэнергию в теплоту. Для получения дополнительной информации об использовании тепловых портов в блоках привода смотрите Термальные эффекты Симуляции во Вращательных и Поступательных Приводах.

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.

Порты

Сохранение

развернуть все

`~` — Трехфазный порт
электрический

Расширяемый трехфазный порт.

`n` — Нейтральная фаза
электрический

Электрический порт сохранения сопоставлен с нейтральной фазой.

`R` — Моторный ротор
механическое устройство

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен с моторным ротором.

`C` — Моторный случай
механическое устройство

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен с моторным случаем.

`HA` — Обмотка теплового порта
тепловой

Тепловой порт сохранения, сопоставленный с обмоткой A. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловые Порты.

`HB` — Обмотка B тепловой порт
тепловой

Тепловой порт сохранения, сопоставленный с обмоткой B. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловые Порты.

`HC` — Обмотка C тепловой порт
тепловой

Тепловой порт сохранения, сопоставленный с обмоткой C. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловые Порты.

`HR` — Ротор тепловой порт
тепловой

Тепловой порт сохранения сопоставлен с ротором. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловые Порты.

Параметры

развернуть все

Основной

`Winding type` — Настройка обмоток
`Wye-wound` (значение по умолчанию) | `Delta-wound`

Выберите настройку для обмоток:

Wye-wound — Обмотки являются раной Уая.
Delta-wound — Обмотки являются раной дельты. a - фаза соединяется между портами a и b, b - фазой между портами b и c и c - фаза между портами c и a.

`Modeling fidelity` — Моделирование точности
`Constant Ld, Lq and PM` (значение по умолчанию) | `Tabulated Ld, Lq and PM`

Выберите точность моделирования:

Constant Ld, Lq and PM — Ld, Lq и значения PM являются постоянными и заданы их соответствующими параметрами.
Tabulated Ld, Lq and PM — Ld, Lq и значения PM вычисляются онлайн из текущих интерполяционных таблиц DQ можно следующим образом:

$L_{d} = f_{1} (i_{d}, i_{q})$

$L_{d} = f_{2} (i_{d}, i_{q})$

$λ_{P M} = f_{2} (i_{d}, i_{q})$

Зависимости

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

`Number of pole pairs` Количество пар полюсов
6 (значение по умолчанию)

Количество постоянного магнита подпирает пары шестами на роторе.

`Permanent magnet flux linkage parameterization` — Параметризация потокосцепления постоянного магнита
`Specify flux linkage` (значение по умолчанию) | `Specify torque constant` | `Specify back EMF constant`

Выберите Specify flux linkage, Specify torque constant, или Specify back EMF constant.

`Permanent magnet flux linkage` — Потокосцепление постоянного магнита
0.03 `Wb` (значение по умолчанию)

Пиковое потокосцепление постоянного магнита с любой из обмоток статора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Permanent magnet flux linkage parameterization на Specify flux linkage и Modeling fidelity к Constant Ld, Lq and PM.

`Torque constant` — Постоянный крутящий момент
0.18 `N*m/A` (значение по умолчанию)

Крутящий момент, постоянный с любой из обмоток статора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Permanent magnet flux linkage parameterization на Specify torque constant и Modeling fidelity к Constant Ld, Lq and PM.

`Back EMF constant` — Коэффициент противо-ЭДС, постоянная
0.18 `V*s/rad` (значение по умолчанию)

Коэффициент противо-ЭДС, постоянная с любой из обмоток статора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Permanent magnet flux linkage parameterization на Specify back EMF constant и Modeling fidelity к Constant Ld, Lq and PM.

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

Выберите Specify Ld, Lq, and L0 или Specify Ls, Lm, and Ms.

`Stator d-axis inductance, Ld` — D-составляющая-индукции статора
0.00022 `H` (значение по умолчанию)

D-составляющая-индукции.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0 и Modeling fidelity к Constant Ld, Lq and PM.

`Stator q-axis inductance, Lq` — Q-составляющая-индукции статора
0.00022 `H` (значение по умолчанию)

Q-составляющая-индукции.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0 и Modeling fidelity к Constant Ld, Lq and PM.

`Direct-axis current vector, iD` — Прямая ось текущий вектор
[-200, 0, 200] `A` (значение по умолчанию)

Прямая ось текущий вектор, ID.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0 и Modeling fidelity к Tabulated Ld, Lq and PM.

`Quadrature-axis current vector, iQ` — Квадратурная ось текущий вектор
[-200, 0, 200] `A` (значение по умолчанию)

Квадратурная ось текущий вектор, IQ.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0 и Modeling fidelity к Tabulated Ld, Lq and PM.

`Ld matrix, Ld(id,iq)` — Матрица Ld
`0.0002 * ones(3, 3)` `H` (значение по умолчанию)

Матрица Ld.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0 и Modeling fidelity к Tabulated Ld, Lq and PM.

`Lq matrix, Lq(id,iq)` — Матрица Lq
`0.0002 * ones(3, 3)` `H` (значение по умолчанию)

Матрица Lq.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0 и Modeling fidelity к Tabulated Ld, Lq and PM.

`Permanent magnet flux linkage, PM(id,iq)` — Потокосцепление постоянного магнита
`0.1 * ones(3, 3)` `Wb` (значение по умолчанию)

Потокосцепление постоянного магнита.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите:

Stator parameterization к Specify Ld, Lq, and L0
Modeling fidelity к Tabulated Ld, Lq and PM
Permanent magnet flux linkage parameterization к Specify flux linkage

`Torque constant matrix, kt(iD,iQ)` — Обеспечьте постоянную матрицу
`0.18 * ones(3, 3)` `N*m/A` (значение по умолчанию)

Закрутите постоянную матрицу.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите:

Stator parameterization к Specify Ld, Lq, and L0
Modeling fidelity к Tabulated Ld, Lq and PM
Permanent magnet flux linkage parameterization к Specify torque constant

`Back EMF constant matrix, ke(iD,iQ)` — Потокосцепление постоянного магнита
`0.18 * ones(3, 3)` `V/(rad/s)` (значение по умолчанию)

Матрица Коэффициента противо-ЭДС, постоянной.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите:

Stator parameterization к Specify Ld, Lq, and L0
Modeling fidelity к Tabulated Ld, Lq and PM
Permanent magnet flux linkage parameterization к Specify back EMF constant

`Stator zero-sequence inductance, L0` — Индуктивность нулевой последовательности статора
0.00016 `H` (значение по умолчанию)

Индуктивность нулевой последовательности.

Зависимости

Включить этот параметр также:

Установите Winding Type на Wye-wound, Zero sequence к Include, и Stator parameterization к Specify Ld, Lq, and L0.
Установите Winding Type на Delta-wound и Stator parameterization к Specify Ld, Lq, and L0.

`Stator self-inductance per phase, Ls` — Самоиндукция статора на фазу
0.0002 `H` (значение по умолчанию)

Средняя самоиндукция каждой из трех обмоток статора.

Зависимости

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

`Stator inductance fluctuation, Lm` — Колебание индуктивности статора
-0.0002 `H` (значение по умолчанию)

Колебание самоиндукции и взаимной индуктивности обмоток статора с углом ротора.

Зависимости

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

`Stator mutual inductance, Ms` — Статор взаимная индуктивность
0.00002 `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 статора на фазу
0.013 `Ohm` (значение по умолчанию)

Сопротивление каждой из обмоток статора.

`Zero sequence` — Нулевая опция последовательности
`Include` (значение по умолчанию) | `Exclude`

Опция, чтобы включать или исключить условия нулевой последовательности.

Include — Включайте условия нулевой последовательности. Чтобы приоритизировать точность модели, используйте эту настройку по умолчанию. Используя эту опцию:
- Результаты по ошибке для симуляций, которые используют решатель Разделения. Для получения дополнительной информации смотрите, что Скорость симуляции Увеличения Использует Решатель Разделения.
- Отсоединяет параметр нулевой последовательности в настройках Impedances.
Exclude — Исключите условия нулевой последовательности. Чтобы приоритизировать скорость симуляции для настольной симуляции или развертывания приложений, выберите эту опцию.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Winding Type на Wye-wound.

`Rotor angle definition` — Контрольная точка для углового измерения ротора
`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. Значением по умолчанию является Angle between the a-phase magnetic axis and the d-axis. Это определение показывают на Моторном рисунке Конструкции. Когда вы выбираете это значение, ротор и a - потоки фазы выравниваются, когда угол ротора является нулем.

Другим значением, которое можно выбрать для этого параметра, является Angle between the a-phase magnetic axis and the q-axis. Когда вы выбираете это значение, a - текущая фаза генерирует максимальный крутящий момент, когда угол ротора является нулем.

Потери в железе

`Iron-loss` — Включите расчет Потерь в железе
`None` (значение по умолчанию) | `Empirical`

Задайте вычислительную модель потерь в железе.

`Open-circuit iron losses, [P_hysteresis P_eddy P_excess]` — Потери в железе разомкнутой цепи
[0, 0, 0] `W` (значение по умолчанию)

Вектор-строка, длины 3, потерь в железе разомкнутой цепи из-за гистерезиса, Эдди и избыточных потерь, соответственно, на частоте задан Electrical frequency at which losses determined.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss на Empirical.

`Short-circuit iron losses, [P_hysteresis P_eddy P_excess]` — Потери в железе короткой схемы
[0, 0, 0] `W` (значение по умолчанию)

Вектор-строка, длины 3, потерь в железе короткой схемы из-за гистерезиса, Эдди и избыточных потерь, соответственно, на частоте задан Electrical frequency at which losses determined.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss на Empirical.

`Electrical frequency at which losses determined` — Электрическая частота, на которой определяются потери
60 `Hz` (значение по умолчанию)

Электрическая частота, на которой были измерены разомкнутая цепь и потери в железе короткой схемы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss на Empirical.

`Short-circuit RMS current for short-circuit iron losses` — RMS короткой схемы, текущая для потерь в железе короткой схемы
95 `A` (значение по умолчанию)

Получившаяся фаза RMS короткой схемы, текущая при измерении потерь короткой схемы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss на Empirical.

Механическое устройство

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

Инерция ротора присоединяется к механическому поступательному порту R. Значение может быть нулем.

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

Ротационное затухание.

Температурная зависимость

Эти параметры появляются только для блоков с осушенными тепловыми портами. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловые Порты.

`Measurement temperature` — Температура измерения
298.15 `K` (значение по умолчанию)

Температура, для которой заключаются в кавычки параметры двигателя.

`Resistance temperature coefficient` — Коэффициент температуры сопротивления
`3.93e-3` `1/K` (значение по умолчанию)

Коэффициент α в сопротивлении связи уравнения температуре, как описано в Тепловой Модели для Блоков Привода. Значение по умолчанию для меди.

`Permanent magnet flux temperature coefficient` — Коэффициент температуры потока постоянного магнита
-0.001 `1/K` (значение по умолчанию)

Дробная скорость изменения плотности потока постоянного магнита с температурой. Это используется, чтобы линейно уменьшать крутящий момент и вызванный коэффициент противо-ЭДС, когда температура повышается.

Тепловой порт

`Thermal mass for each stator winding` — Количество тепла для каждой обмотки статора
100 `J/K` (значение по умолчанию)

Значение количества тепла для A, B, и обмотки C. Количество тепла является энергией, требуемой для повышения температуры на один градус.

`Rotor thermal mass` — Количество тепла ротора
200 `J/K` (значение по умолчанию)

Количество тепла ротора, то есть, энергия, требуемая повысить температуру ротора одной степенью.

`Percentage of main flux path iron losses associated with the rotor` — Процент основных потерь в железе пути к потоку сопоставлен с ротором
90 (значение по умолчанию)

Процент основных потерь в железе пути к потоку сопоставлен с магнитным путем через ротор. Это определяет, сколько из нагревания потери в железе приписано ротору тепловой порт HR, и сколько приписано трем извилистым тепловым портам HA, HB и HC.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss на Empirical.

`Percentage of cross-tooth flux path iron losses associated with the rotor` — Процент перекрестных зубных потерь в железе пути к потоку сопоставлен с ротором
30 (значение по умолчанию)

Процент перекрестных зубных потерь в железе пути к потоку сопоставлен с магнитным путем через ротор. Это определяет, сколько из нагревания потери в железе приписано ротору тепловой порт HR, и сколько приписано трем извилистым тепловым портам HA, HB и HC.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss на Empirical.

Примеры модели

Электроэнергия помогла регулированию

Используйте Постоянный магнит синхронный двигатель (PMSM), чтобы усилить приложенную силу драйвера в автомобильной руководящей системе с усилителем.

Трехфазный диск PMSM

Постоянный магнит синхронная машина (PMSM) в настройке раны Уая и раны дельты и инвертор измерены для использования в типичном гибридном автомобиле. Инвертор соединяется непосредственно с батареей транспортного средства, но можно также реализовать промежуточный этап конвертера DC-DC. Можно использовать эту модель, чтобы спроектировать контроллер PMSM путем выбора архитектуры и усилений, чтобы достигнуть желаемой эффективности. Чтобы проверять синхронизацию поворота IGBT - на и выключить, можно заменить устройства IGBT на более подробный блок N-Channel IGBT. Для полного моделирования транспортного средства можно использовать блок Motor & Drive (System Level), чтобы абстрагировать PMSM, инвертор и контроллер с основанной на энергии моделью. Резистор Gmin обеспечивает очень маленькую проводимость, чтобы основываться, который улучшает числовые свойства модели при использовании решателя переменного шага.

Parameterize a Permanent Magnet Synchronous Motor

Параметрируйте постоянный магнит синхронный двигатель

Оцените коэффициент противо-ЭДС и закрутите константы постоянного магнита синхронного двигателя (PMSM) черного ящика с неизвестным потокосцеплением. Можно использовать или коэффициент противо-ЭДС или закрутить постоянный, чтобы описать потокосцепление и параметрировать блок Simscape™ Electrical™ PMSM. Эта параметризация позволяет вам точно реплицировать поведение двигателя черного ящика в симуляцию.

Three-Phase PMSM Drive with Thermal Model

Трехфазный диск PMSM с тепловой моделью

Постоянный магнит синхронная машина (PMSM) и инвертор измерены для использования в типичном гибридном автомобиле. PMSM включает тепловые и эмпирические потери в железе модели. Инвертор соединяется непосредственно с батареей транспортного средства, но можно также реализовать промежуточный этап конвертера DC-DC. Можно использовать эту модель, чтобы спроектировать контроллер PMSM путем выбора архитектуры и усилений, чтобы достигнуть желаемой эффективности. Начальная температура обмоток статора и ротора установлена в 25 градусов Цельсия. Температура окружающей среды составляет 27 градусов Цельсия. Подсистема Осциллографов содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

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] Меллор, P.H., Р. Робель и Д. Холидей. “В вычислительном отношении эффективная модель потери в железе для бесщеточных машин AC, которая обслуживает расчетный поток и поле, ослабила операцию”. IEEE Электрическая Конференция по Машинам и Дискам. Май 2009.

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Введенный в R2013b

Документация

PMSM

Описание

Моторная конструкция

Уравнения

Упрощенные электрические уравнения

Альтернативная параметризация потокосцепления

Вычисление потерь в железе

Тепловые порты

Переменные

Порты

Сохранение

~ — Трехфазный порт электрический

n — Нейтральная фаза электрический

R — Моторный ротор механическое устройство

C — Моторный случай механическое устройство

HA — Обмотка теплового порта тепловой

HB — Обмотка B тепловой порт тепловой

HC — Обмотка C тепловой порт тепловой

HR — Ротор тепловой порт тепловой

Параметры

Основной

Winding type — Настройка обмоток Wye-wound (значение по умолчанию) | Delta-wound

Modeling fidelity — Моделирование точности Constant Ld, Lq and PM (значение по умолчанию) | Tabulated Ld, Lq and PM

Зависимости

Number of pole pairs Количество пар полюсов6 (значение по умолчанию)

Permanent magnet flux linkage parameterization — Параметризация потокосцепления постоянного магнита Specify flux linkage (значение по умолчанию) | Specify torque constant | Specify back EMF constant

Permanent magnet flux linkage — Потокосцепление постоянного магнита0.03 Wb (значение по умолчанию)

Зависимости

Torque constant — Постоянный крутящий момент0.18 N*m/A (значение по умолчанию)

Зависимости

Back EMF constant — Коэффициент противо-ЭДС, постоянная0.18 V*s/rad (значение по умолчанию)

Зависимости

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

Stator d-axis inductance, Ld — D-составляющая-индукции статора0.00022 H (значение по умолчанию)

Зависимости

Stator q-axis inductance, Lq — Q-составляющая-индукции статора0.00022 H (значение по умолчанию)

Зависимости

Direct-axis current vector, iD — Прямая ось текущий вектор[-200, 0, 200] A (значение по умолчанию)

Зависимости

Quadrature-axis current vector, iQ — Квадратурная ось текущий вектор[-200, 0, 200] A (значение по умолчанию)

Зависимости

Ld matrix, Ld(id,iq) — Матрица Ld 0.0002 * ones(3, 3) H (значение по умолчанию)

Зависимости

Lq matrix, Lq(id,iq) — Матрица Lq 0.0002 * ones(3, 3) H (значение по умолчанию)

Зависимости

Permanent magnet flux linkage, PM(id,iq) — Потокосцепление постоянного магнита 0.1 * ones(3, 3) Wb (значение по умолчанию)

Зависимости

Torque constant matrix, kt(iD,iQ) — Обеспечьте постоянную матрицу 0.18 * ones(3, 3) N*m/A (значение по умолчанию)

Зависимости

Back EMF constant matrix, ke(iD,iQ) — Потокосцепление постоянного магнита 0.18 * ones(3, 3) V/(rad/s) (значение по умолчанию)

Зависимости

Stator zero-sequence inductance, L0 — Индуктивность нулевой последовательности статора0.00016 H (значение по умолчанию)

Зависимости

Stator self-inductance per phase, Ls — Самоиндукция статора на фазу0.0002 H (значение по умолчанию)

Зависимости

Stator inductance fluctuation, Lm — Колебание индуктивности статора-0.0002 H (значение по умолчанию)

Зависимости

Stator mutual inductance, Ms — Статор взаимная индуктивность0.00002 H (значение по умолчанию)

Зависимости

Stator resistance per phase, Rs — Сопротивление статора на фазу0.013 Ohm (значение по умолчанию)

Zero sequence — Нулевая опция последовательности Include (значение по умолчанию) | Exclude

Зависимости

Rotor angle definition — Контрольная точка для углового измерения ротора 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

Потери в железе

Iron-loss — Включите расчет Потерь в железе None (значение по умолчанию) | Empirical

Open-circuit iron losses, [P_hysteresis P_eddy P_excess] — Потери в железе разомкнутой цепи[0, 0, 0] W (значение по умолчанию)

Зависимости

Short-circuit iron losses, [P_hysteresis P_eddy P_excess] — Потери в железе короткой схемы[0, 0, 0] W (значение по умолчанию)

Зависимости

Electrical frequency at which losses determined — Электрическая частота, на которой определяются потери60 Hz (значение по умолчанию)

Зависимости

Short-circuit RMS current for short-circuit iron losses — RMS короткой схемы, текущая для потерь в железе короткой схемы95 A (значение по умолчанию)

Зависимости

Механическое устройство

Rotor inertia — Инерция ротора0.01 kg*m^2 (значение по умолчанию)

Rotor damping — Затухание ротора0 N*m/(rad/s) (значение по умолчанию)

Температурная зависимость

Measurement temperature — Температура измерения298.15 K (значение по умолчанию)

Resistance temperature coefficient — Коэффициент температуры сопротивления 3.93e-3 1/K (значение по умолчанию)

`~` — Трехфазный порт
электрический

`n` — Нейтральная фаза
электрический

`R` — Моторный ротор
механическое устройство

`C` — Моторный случай
механическое устройство

`HA` — Обмотка теплового порта
тепловой

`HB` — Обмотка B тепловой порт
тепловой

`HC` — Обмотка C тепловой порт
тепловой

`HR` — Ротор тепловой порт
тепловой

`Winding type` — Настройка обмоток
`Wye-wound` (значение по умолчанию) | `Delta-wound`

`Modeling fidelity` — Моделирование точности
`Constant Ld, Lq and PM` (значение по умолчанию) | `Tabulated Ld, Lq and PM`

`Number of pole pairs` Количество пар полюсов
6 (значение по умолчанию)

`Permanent magnet flux linkage parameterization` — Параметризация потокосцепления постоянного магнита
`Specify flux linkage` (значение по умолчанию) | `Specify torque constant` | `Specify back EMF constant`

`Permanent magnet flux linkage` — Потокосцепление постоянного магнита
0.03 `Wb` (значение по умолчанию)

`Torque constant` — Постоянный крутящий момент
0.18 `N*m/A` (значение по умолчанию)

`Back EMF constant` — Коэффициент противо-ЭДС, постоянная
0.18 `V*s/rad` (значение по умолчанию)

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

`Stator d-axis inductance, Ld` — D-составляющая-индукции статора
0.00022 `H` (значение по умолчанию)

`Stator q-axis inductance, Lq` — Q-составляющая-индукции статора
0.00022 `H` (значение по умолчанию)

`Direct-axis current vector, iD` — Прямая ось текущий вектор
[-200, 0, 200] `A` (значение по умолчанию)

`Quadrature-axis current vector, iQ` — Квадратурная ось текущий вектор
[-200, 0, 200] `A` (значение по умолчанию)

`Ld matrix, Ld(id,iq)` — Матрица Ld
`0.0002 * ones(3, 3)` `H` (значение по умолчанию)

`Lq matrix, Lq(id,iq)` — Матрица Lq
`0.0002 * ones(3, 3)` `H` (значение по умолчанию)

`Permanent magnet flux linkage, PM(id,iq)` — Потокосцепление постоянного магнита
`0.1 * ones(3, 3)` `Wb` (значение по умолчанию)

`Torque constant matrix, kt(iD,iQ)` — Обеспечьте постоянную матрицу
`0.18 * ones(3, 3)` `N*m/A` (значение по умолчанию)

`Back EMF constant matrix, ke(iD,iQ)` — Потокосцепление постоянного магнита
`0.18 * ones(3, 3)` `V/(rad/s)` (значение по умолчанию)

`Stator zero-sequence inductance, L0` — Индуктивность нулевой последовательности статора
0.00016 `H` (значение по умолчанию)

`Stator self-inductance per phase, Ls` — Самоиндукция статора на фазу
0.0002 `H` (значение по умолчанию)

`Stator inductance fluctuation, Lm` — Колебание индуктивности статора
-0.0002 `H` (значение по умолчанию)

`Stator mutual inductance, Ms` — Статор взаимная индуктивность
0.00002 `H` (значение по умолчанию)

`Stator resistance per phase, Rs` — Сопротивление статора на фазу
0.013 `Ohm` (значение по умолчанию)

`Zero sequence` — Нулевая опция последовательности
`Include` (значение по умолчанию) | `Exclude`

`Rotor angle definition` — Контрольная точка для углового измерения ротора
`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`

`Iron-loss` — Включите расчет Потерь в железе
`None` (значение по умолчанию) | `Empirical`

`Open-circuit iron losses, [P_hysteresis P_eddy P_excess]` — Потери в железе разомкнутой цепи
[0, 0, 0] `W` (значение по умолчанию)

`Short-circuit iron losses, [P_hysteresis P_eddy P_excess]` — Потери в железе короткой схемы
[0, 0, 0] `W` (значение по умолчанию)

`Electrical frequency at which losses determined` — Электрическая частота, на которой определяются потери
60 `Hz` (значение по умолчанию)

`Short-circuit RMS current for short-circuit iron losses` — RMS короткой схемы, текущая для потерь в железе короткой схемы
95 `A` (значение по умолчанию)

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

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

`Measurement temperature` — Температура измерения
298.15 `K` (значение по умолчанию)

`Resistance temperature coefficient` — Коэффициент температуры сопротивления
`3.93e-3` `1/K` (значение по умолчанию)

`Permanent magnet flux temperature coefficient` — Коэффициент температуры потока постоянного магнита
-0.001 `1/K` (значение по умолчанию)

`Thermal mass for each stator winding` — Количество тепла для каждой обмотки статора
100 `J/K` (значение по умолчанию)

`Rotor thermal mass` — Количество тепла ротора
200 `J/K` (значение по умолчанию)

`Percentage of main flux path iron losses associated with the rotor` — Процент основных потерь в железе пути к потоку сопоставлен с ротором
90 (значение по умолчанию)

`Percentage of cross-tooth flux path iron losses associated with the rotor` — Процент перекрестных зубных потерь в железе пути к потоку сопоставлен с ротором
30 (значение по умолчанию)

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