PMSM (Six-Phase)

Шестифазовый постоянный магнит синхронный двигатель с синусоидальным распределением потока

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

Описание

Блок PMSM (Six-Phase) моделирует постоянный магнит синхронную машину (PMSM) с шестифазовым статором звездообразной раны.

Шестифазовый PMSM имеет две группы трехфазных обмоток статора: группа ABC и группа XYZ. У этих двух групп есть 30 сдвигов фазы степени.

Рисунок показывает эквивалентную электрическую схему для обмоток статора.

Уравнения

Напряжения через обмотки статора заданы:

[vavbvcvxvyvz]=[Rs000000Rs000000Rs000000Rs000000Rs000000Rs][iaibicixiyiz]+[dψadtdψbdtdψcdtdψxdtdψydtdψzdt],

где:

  • va, vb и vc являются отдельными напряжениями фазы от порта ~ABC до нейтрального порта n1.

  • vx, vy и vz являются отдельными напряжениями фазы от порта ~XYZ до нейтрального порта n2.

  • Rs является эквивалентным сопротивлением каждой обмотки статора.

  • ia, ib и ic являются токами, текущими из порта ~ABC к порту n1.

  • ix, iy и iz являются токами, текущими из порта ~XYZ к порту n2.

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

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

[ψaψbψcψxψyψz]=[LaaLabLacLaxLayLazLbaLbbLbcLbxLbyLbzLcaLcbLccLcxLcyLczLxaLxbLxcLxxLxyLxzLyaLybLycLyxLyyLyzLzaLzbLzcLzxLzyLzz][iaibicixiyiz]+[ψamψbmψcmψxmψymψzm],

где:

  • ψa, ψb, ψc, ψx, ψy и ψz являются общими потоками, которые соединяют каждую обмотку статора.

  • Laa, Lbb, Lcc, Lxx, Lyy и Lzz являются самоиндукциями обмоток статора.

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

  • ψam, ψbm, ψcm, ψxm, ψym и ψzm являются потоками постоянного магнита, соединяющими обмотки статора.

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

θe=Nθr+rotoroffset

Laa=Ls+Lmпотому что(2θe)Lbb=Ls+Lmпотому что(2(θe2π3))Lcc=Ls+Lmпотому что(2(θe+2π3))Lxx=Ls+Lmпотому что(2(θeπ6))Lyy=Ls+Lmпотому что(2(θe5π6))Lzz=Ls+Lmпотому что(2(θe+π2))Lab=Lba=MsLm(2cos(θe+π6))Lbc=Lcb=MsLmcos(2(θe+π62π3))Lca=Lac=MsLmпотому что(θe+π6+2π3)Lxy=Lyx=MsLmcos(2θe)Lyz=Lzy=MsLmпотому что(2(θe2π3))Lzx=Lxz=MsLmпотому что(2(θe+2π3))Lax=Lxa=3Ms+Lmпотому что(2(θeπ12))Lay=Lya=3Ms+Lmпотому что(2(θe5π12))Laz=Lza=Lmпотому что(2(θe+π4))Lbx=Lxb=Lmпотому что(2(θe5π12))Lby=Lyb=3Ms+Lmпотому что(2(θe+π4))Lbz=Lzb=3Ms+Lmпотому что(2(θeπ12))Lcx=Lxc=3Ms+Lmпотому что(2(θe+π4))Lcy=Lyc=Lmпотому что(2(θeπ12))Lcz=Lzc=3Ms+Lmпотому что(2(θe5π12))

где:

  • θr является углом механического устройства ротора.

  • θe является ротором электрический угол.

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

  • 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:

[ψamψbmψcmψxmψymψzm]=[ψmcosθeψmcos(θe2π/3)ψmcos(θe+2π/3)ψmcos(θeπ/6)ψmcos(θe5π/6)ψmcos(θe+π/2)],

где ψm является потокосцеплением постоянного магнита.

Упрощенные электрические уравнения

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

Разъединенное преобразование задано:

P(θe)=13[cosθecos(θe2π3)cos(θe+2π3)cos(θeπ6)cos(θe5π6)cos(θe+π2)sinθesin(θe2π3)sin(θe+2π3)sin(θeπ6)sin(θe5π6)sin(θe+π2)11212323200323212121111000000111].

Матрица преобразования, P, имеет это псевдоортогональное свойство:

P1(θe)=3PT(θe).

Используя разъединенное преобразование на статоре извилистые напряжения и токи преобразовывают их к системе координат dq0, которая независима от угла ротора.

Чтобы получить d - ось, q - ось, и напряжения статора нулевой последовательности и потокосцепления для ABC и групп XYZ, применяют преобразование к уравнения потокосцепления и напряжению:

[vdvqvz1vz2v01v02]=[Rs000000Rs000000Rs000000Rs000000Rs000000Rs][idiqiz1iz2i01i02]+[ψqψd0000]Nω+ddt[ψdψqψz1ψz2ψ01ψ02]

[ψdψqψz1ψz2ψ01ψ02]=[Ld000000Lq000000L0000000L0000000L0000000L0][idiqiz1iz2i01i02]+[ψm00000]

где:

  • vd, vq, vz1, vz2, v01 и v02 является d, q, z1, и компоненты z2 и напряжения статора нулевой последовательности для ABC и групп XYZ, заданных:

    [vdvqvz1vz2v01v02]=P[vavbvcvxvyvz].

  • id, iq, iz1, iz2, i01 и i02 является d - ось, q - ось и токи статора нулевой последовательности для ABC и групп XYZ, заданных:

    [idiqiz1iz2i01i02]=P[iaibicixiyiz].

  • Ld=Ls+4Ms+3Lm статор d - составляющая индукции.

  • Lq=Ls+4Ms3Lm статор q - составляющая индукции.

  • L0=Ls2Ms индуктивность нулевой последовательности статора.

  • ω является скоростью вращательного механического устройства ротора.

  • N является количеством пар полюса постоянного магнита ротора.

Уравнение крутящего момента определено:

T=3N[iqs(idLd+ψm)idiqLq].

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 электрический порт сопоставил со статором обмотки ABC.

Электрический порт сохранения сопоставлен с нейтральной точкой ABC извилистую настройку.

Трехфазный электрический порт сопоставил со статором обмотки XYZ.

Электрический порт сохранения сопоставлен с нейтральной точкой XYZ извилистую настройку.

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен с моторным ротором.

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен с моторным случаем.

Параметры

развернуть все

Основной

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 parameterization на Specify flux linkage.

Крутящий момент, постоянный с любой из обмоток статора.

Зависимости

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

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.

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

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

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 эти результаты опции по ошибке для симуляций, которые используют решатель Разделения. Для получения дополнительной информации смотрите, что Скорость симуляции Увеличения Использует Решатель Разделения.

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

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, 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.

Примеры модели

Six-Phase PMSM Torque Control

Шестифазовое управление крутящим моментом PMSM

Управляйте крутящим моментом в диске электрической тяги на основе шестифазового постоянного магнита синхронной машины (PMSM). Источник напряжения постоянного тока питает PMSM через два управляемых трехфазных конвертера. PMSM действует и в автомобильных и в генерирующих режимах согласно загрузке. Идеальный источник скорости вращения обеспечивает загрузку. Подсистема Управления использует подход разомкнутого контура, чтобы управлять крутящим моментом и подходом с обратной связью, чтобы управлять током. В каждый демонстрационный момент запрос крутящего момента преобразован в соответствующую q-ось текущая ссылка. Текущее управление основано на PI. Симуляция использует несколько шагов крутящего момента и в режимах двигателя и в генератора. Подсистема Осциллографов содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Ссылки

[1] Краузе, Пол, Олег Васынцзук, Скотт Садхофф, и Стивен Пекэрек, анализ редакторов электрического машинного оборудования и систем приводов. Хобокен, NJ, США: John Wiley & Sons, Inc., 2013. https://doi.org/10.1002/9781118524336.

[2] Су, Цзянь Ён, Чжин Бо Янг и Гуй Цзе Ян. Исследование в области Векторного Управления и Метода PWM Шестифазового PMSM. Усовершенствованное Исследование Материалов 516–517 (май 2012): 1626–31. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.516-517.1626.

Расширенные возможности

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

Введенный в R2020b
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте