PMSM (Five-Phase)

Пятифазовый постоянный магнит синхронный двигатель с синусоидальным распределением потока

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

  • PMSM (Five-Phase) block

Описание

Блок PMSM (Five-Phase) моделирует постоянный магнит синхронный двигатель с пятифазовым статором звездообразной раны. Рисунок показывает эквивалентную электрическую схему для соединенных со звездой обмоток статора.

Можно также смоделировать постоянный магнит синхронный двигатель или в пятигранной ране или в настройке раны магической фигуры установкой Winding type к Pentagon-wound или Pentacle-wound.

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:

[vavbvcvdve]=[Rs00000Rs00000Rs00000Rs00000Rs][iaibicidie]+[dψadtdψbdtdψcdtdψddtdψedt],

где:

  • va, vb, vc, vd и ve являются отдельными напряжениями фазы через обмотки статора.

  • Rs является эквивалентным сопротивлением каждой обмотки статора.

  • ia, ib, ic, id и ie являются токами, текущими в обмотках статора.

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

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

[ψaψbψcψdψe]=[LaaLabLacLadLaeLbaLbbLbcLbdLbeLcaLcbLccLcdLceLdaLdbLdcLddLdeLeaLebLecLedLee][iaibicidie]+[ψamψbmψcmψdmψem],

где:

  • ψa, ψb, ψc, ψd и ψe являются общими потоками, которые соединяют каждую обмотку статора.

  • Laa, Lbb, Lcc, Ldd и Lee являются самоиндукциями обмоток статора.

  • Lab, Lac, Lba, и так далее, является взаимной индуктивностью обмоток статора.

  • ψam, ψbm, ψcm, ψdm и ψem являются потоками постоянного магнита, соединяющими обмотки статора.

Индуктивность в обмотках статора является функциями ротора электрический угол, заданный:

θe=Nθr+rotoroffset

Laa=Ls+Lmcos(2θe),

Lbb=Ls+Lmcos(2(θe2π/5)),

Lcc=Ls+Lmcos(2(θe4π/5)),

Ldd=Ls+Lmcos(2(θe+4π/5)),

Lee=Ls+Lmcos(2(θe+2π/5)),

Lab=Lba=Lce=Lec=Ms+Lmcos(2θe2π/5),

Lbc=Lcb=Ms+Lmcos(2θe6π/5),

Lcd=Ldc=Lbe=Leb=Ms+Lmcos(2θe),

Lde=Led=Ms+Lmcos(2θe+6π/5),

Lea=Lae=Lbd=Ldb=Ms+Lmcos(2θe+2π/5),

Lac=Lca=Ms+Lmcos(2θe4π/5),

и

Lad=Lda=Ms+Lmcos(2θe+4π/5),

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 статором самоиндукция 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-a', в максимуме когда θe = 0 ° и нуль когда θe = 90 °. Поэтому соединенный моторный поток задан:

[ψamψbmψcmψdmψem]=[ψmcosθeψmcos(θr2π/5)ψmcos(θr4π/5)ψmcos(θr+4π/5)ψmcos(θr+2π/5)],

где ψm является потокосцеплением постоянного магнита.

Упрощенные электрические уравнения

Чтобы удалить угловую зависимость ротора для индуктивных условий, вы выполняете преобразование, T, на моторных уравнениях.

Преобразование T задано:

T(θe)=25[sinθesin(θe2π/5)sin(θe4π/5)sin(θe+4π/5)sin(θe+2π/5)cosθecos(θe2π/5)cos(θe4π/5)cos(θe+4π/5)cos(θe+2π/5)sinθesin(θe+4π/5)sin(θe2π/5)sin(θe+2π/5)sin(θe4π/5)cosθecos(θe+4π/5)cos(θe2π/5)cos(θe+2π/5)cos(θe4π/5)1/21/21/21/21/2],

где θe является электрическим углом, заданным как Nθr. N является количеством пар полюса.

Матрица преобразования имеет следующее псевдоортогональное свойство:

T1(θe)=52Tt(θe).

Используя преобразование T на статоре извилистые напряжения и токи преобразовывают их к dq0 и системам координат xy, которые независимы от угла ротора:

[vdsvqsvxvyv0]=T[vavbvcvdve]

и

[idsiqsixiyi0]=T[iaibicidie].

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

vds=Rsids+LddidsdtNωiqsLq,

vqs=Rsiqs+Lqdiqsdt+Nω(idsLd+ψm),

vx=Rsix+Lddixdt,

vy=Rsiy+Lddiydt,

v0=Rsi0+L0di0dt,

и

T=52N(iqs(idsLd+ψm)idsiqsLq),


где:

  • Ld = Ls + Ms + 5/2 Lm. Ld является статором d - составляющая индукции.

  • Lq = Ls + Ms − 5/2 Lm. Lq является статором q - составляющая индукции.

  • L0 = Ls – 4Ms. L0 является индуктивностью нулевой последовательности статора.

  • ω является скоростью вращательного механического устройства ротора.

  • N является количеством пар полюса постоянного магнита ротора.

Альтернативная параметризация потокосцепления

Можно параметрировать двигатель при помощи 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 скорости вращения фаз на модуль. Это связано с пиковым потокосцеплением постоянного магнита:

ke=Nψm.

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

eph=keω.

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

kt=Nψm.

Когда Ld = Lq, и когда токи во всех пяти фазах сбалансированы, из этого следует, что объединенным крутящим моментом T дают:

T=52ktiq=52ktIpk,

где Ipk является максимальным током в любой из этих трех обмоток.

Фактор 5/2 вычисляется от установившейся суммы крутящих моментов от всех фаз. Поэтому крутящий момент постоянный kt мог также быть задан как:

kt=25(TIpk),

где T является измеренным общим крутящим моментом при тестировании со сбалансированным трехфазным током с пиковым линейным напряжением Ipk. Линейное напряжение RMS измеряется как:

kt=25(Tiline,rms).

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

Электрический порт сохранения, сопоставленный с a - фаза.

Электрический порт сохранения, сопоставленный с b - фаза.

Электрический порт сохранения, сопоставленный с c - фаза.

Электрический порт сохранения, сопоставленный с d - фаза.

Электрический порт сохранения, сопоставленный с e - фаза.

Электрический порт сохранения сопоставлен с нейтральной фазой.

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен с моторным ротором.

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен с моторным случаем.

Параметры

развернуть все

Основной

Настройка для обмоток:

  • Star-wound — Обмотки являются звездообразной раной.

  • Pentagon-wound — Обмотки являются пятигранной раной. a - фаза соединяется между портами a и b, b - фазой между портами b и c, c - фазой между портами c и d, d - фазой между портами d и e и e - фаза между портами e и a.

  • Pentacle-wound — Обмотки являются раной магической фигуры. a - фаза соединяется между портами a и d, b - фазой между портами b и e, c - фазой между портами c и a, d - фазой между портами d и b и e - фаза между портами e и c.

Количество постоянного магнита подпирает пары шестами на роторе.

Потокосцепление постоянного магнита в виде Specify flux linkage, Specify torque constant, или Specify back EMF constant.

Пиковое потокосцепление постоянного магнита с любой из обмоток статора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Permanent magnet flux linkage на Specify flux linkage.

Крутящий момент, постоянный с любой из обмоток статора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Permanent magnet flux linkage на Specify torque constant.

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Permanent magnet flux linkage на Specify back EMF constant.

Параметризация статора в виде Specify Ld, Lq, and L0 или Specify Ls, Lm, and Ms.

d-.

Зависимости

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

q-.

Зависимости

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

Индуктивность нулевой последовательности.

Зависимости

Включить этот параметр также:

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

  • Установите Winding Type на Pentagon-wound.

  • Установите Winding Type на Pentacle-wound.

Средняя самоиндукция каждой из пяти обмоток статора.

Зависимости

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

Колебание самоиндукции и взаимной индуктивности обмоток статора с углом ротора.

Зависимости

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

Средняя взаимная индуктивность между обмотками статора.

Зависимости

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

Сопротивление каждой из обмоток статора.

Включать ли или исключить условия нулевой последовательности.

  • Include — Включайте условия нулевой последовательности. Чтобы приоритизировать точность модели, используйте эту настройку по умолчанию. Используя эту опцию:

  • Exclude — Исключите условия нулевой последовательности. Чтобы приоритизировать скорость симуляции для настольной симуляции или развертывания приложений, выберите эту опцию.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Winding Type на Star-wound.

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.

Механическое устройство

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

Ротационное затухание.

Ссылки

[1] Л. Парса и Х. А. Толиьят. Sensorless Прямое Управление Крутящим моментом Пятифазовых Внутренних Дисков Электродвигателя с постоянным магнитом. Транзакции IEEE на Промышленных Приложениях, издании 43, № 4, pp.952-959, июль-август 2007.

[2] Андерсон, пополудни анализ неработающих энергосистем. IEEE нажимает Power Systems Engineering Series, 1995. ISBN 0-7803-1145-0.

Расширенные возможности

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

Введенный в R2020a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте