Synchronous Machine (Six-Phase)

Шестифазовая синхронная машина

Библиотека:
Simscape / Электрический / Электромеханический / Синхронный

Описание

Блок Synchronous Machine (Six-Phase) моделирует шестифазовую синхронную машину, также известную как двойную звездообразную машину.

Шестифазовая синхронная машина имеет две группы обмоток статора: группа ABC и группа XYZ. У этих двух групп есть 30 сдвигов фазы степени.

Эквивалентные схемы шестифазовой синхронной машины для прямой оси, квадратурной оси и двух нулевых последовательностей:

Уравнения

Синхронные уравнения машины описываются относительно синхронно вращающейся системы координат, заданной:

$θ_{e} (t) = N θ_{r} (t) + x_r o t o r_o f f s e t,$

где:

_θe является ротором электрический угол.
N является количеством пар полюса.
_θr является углом механического устройства ротора.
x_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.

Два преобразования Парка сопоставляют синхронные уравнения машины с вращающейся системой координат относительно электрического угла. Преобразование Парка для первой группы обмоток статора, группы ABC, задано:

$P_{s 1} = \frac{2}{3} [\begin{matrix} \cos θ_{e} & \cos (θ_{e} - \frac{2 π}{3}) & \cos (θ_{e} + \frac{2 π}{3}) \\ - \sin θ_{e} & - \sin (θ_{e} - \frac{2 π}{3}) & - \sin (θ_{e} + \frac{2 π}{3}) \\ \frac{1}{2} & \frac{1}{2} & \frac{1}{2} \end{matrix}] .$

Преобразование Парка для второй группы обмоток статора, группы XYZ, задано:

$P_{s 2} = \frac{2}{3} [\begin{matrix} \cos (θ_{e} - \frac{π}{6}) & \cos (θ_{e} - \frac{5 π}{6}) & \cos (θ_{e} + \frac{π}{2}) \\ - \sin (θ_{e} - \frac{π}{6}) & - \sin (θ_{e} - \frac{5 π}{6}) & \sin (θ_{e} + \frac{π}{2}) \\ \frac{1}{2} & \frac{1}{2} & \frac{1}{2} \end{matrix}] .$

Преобразования Парка используются, чтобы определить синхронные уравнения машины на модуль.

Уравнения напряжения статора для группы ABC определены:

$v_{d 1} = R_{s} i_{d 1} - ψ_{q 1} ω_{r} + \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ_{d 1}}{d t}$

$v_{q 1} = R_{s} i_{q 1} + ψ_{d 1} ω_{r} + \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ_{q 1}}{d t}$

$v_{01} = R_{s} i_{01} + \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ_{01}}{d t}$

где:

_vd1, _vq1 и _v01 является d - ось, q - ось и нулевая последовательность напряжения статора ABC, заданные:

$[\begin{matrix} v_{d 1} \\ v_{q 1} \\ v_{01} \end{matrix}] = P_{s 1} [\begin{matrix} v_{a} \\ v_{b} \\ v_{c} \end{matrix}] .$

_va, _vb и _vc являются напряжениями статора ABC, измеренными от порта ~ABC до нейтрального порта n1.
_ωbase является основной электрической скоростью на модуль.
_ψd1, _ψq1 и _ψ01 является d - ось, q - ось и потокосцепления статора нулевой последовательности для группы ABC.
_ωr является скоростью вращения ротора на модуль.
_Rs является сопротивлением статора.
_id1, _iq1 и _i01 является d - ось, q - ось и нулевая последовательность токи статора ABC, заданные:

$[\begin{matrix} i_{d 1} \\ i_{q 1} \\ i_{01} \end{matrix}] = P_{s 1} [\begin{matrix} i_{A} \\ i_{B} \\ i_{C} \end{matrix}] .$

_ia, _ib и _ic являются токами статора ABC, текущими из порта ~ABC к порту n1.

Уравнения напряжения статора для группы XYZ определены:

$v_{d 2} = R_{s} i_{d 2} - ψ_{q 2} ω_{r} + \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ_{d 2}}{d t}$

$v_{q 2} = R_{s} i_{q 2} + ψ_{d 2} ω_{r} + \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ_{q 2}}{d t}$

$v_{02} = R_{s} i_{02} + \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ_{02}}{d t}$

где:

_vd2, _vq2 и _v02 является d - ось, q - ось и нулевая последовательность напряжения статора XYZ, заданные:

$[\begin{matrix} v_{d 2} \\ v_{q 2} \\ v_{02} \end{matrix}] = P_{s 2} [\begin{matrix} v_{x} \\ v_{y} \\ v_{z} \end{matrix}] .$

_vx, _vy и _vz являются напряжениями статора XYZ, измеренными от порта ~XYZ до нейтрального порта n2.
_ψd2, _ψq2 и _ψ02 является d - ось, q - ось и потокосцепления статора нулевой последовательности для группы XYZ.
_id2, _iq2 и _i02 является d - ось, q - ось и нулевая последовательность токи статора XYZ, заданные:

$[\begin{matrix} i_{d 2} \\ i_{q 2} \\ i_{02} \end{matrix}] = P_{s 2} [\begin{matrix} i_{_{X}} \\ i_{Y} \\ i_{_{Z}} \end{matrix}] .$

_ix, _iy и _iz являются токами статора XYZ, текущими из порта ~XYZ к порту n2.

Уравнения напряжения ротора определены:

$v'_{f d} = R'_{f d} i'_{f d} + \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ'_{f d}}{d t}$

$v'_{k d} = R'_{k d} i'_{k d} + \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ'_{k d}}{d t} = 0$

$v'_{k q} = R'_{k q} i'_{k q} + \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ'_{k q}}{d t} = 0$

где:

_v'fd является напряжением обмотки возбуждения, упомянул сторону статора.
_v'kd и _v'kq является dq - демпфер осей, извилистые напряжения упомянули сторону статора. Они все равны 0.
_ψ'fd, _ψ'kd и _ψ'kq являются магнитными потоками, соединяющими цепь возбуждения, d - обмоткой демпфера оси, и q - обмотка демпфера оси.
_R'fd, _R'kd и _R'kq являются сопротивлениями цепи возбуждения ротора, d - обмоткой демпфера оси, и q - обмотка демпфера оси.
_i'fd, _i'kd и _i'kq являются полем и dq - демпфер осей, извилистые токи упомянули сторону статора.

Уравнения потокосцепления статора определены:

$ψ_{d 1} = L_{l} i_{d 1} + L_{m d} (i_{d 1} + i_{d 2} + {i^{'}}_{f d} + {i^{'}}_{k d})$

$ψ_{q 1} = L_{l} i_{q 1} + L_{m q} (i_{q 1} + i_{q 2} + {i^{'}}_{k q})$

$ψ_{01} = L_{l} i_{01}$

$ψ_{d 2} = L_{l} i_{d 2} + L_{m d} (i_{d 1} + i_{d 2} + {i^{'}}_{f d} + {i^{'}}_{k d})$

$ψ_{q 2} = L_{l} i_{q 2} + L_{m q} (i_{q 1} + i_{q 2} + {i^{'}}_{k q})$

$ψ_{02} = L_{l} i_{02}$

где:

_Ll является индуктивностью утечки статора.
_Lmd и _Lmq являются взаимной индуктивностью статора d - осью и q - ось.

Уравнения потокосцепления ротора определены:

$ψ'_{f d} = L'_{l f d} i'_{f d} + L_{m d} (i_{d 1} + i_{d 2} + {i^{'}}_{f d} + {i^{'}}_{k d})$

$ψ'_{k d} = L'_{l k d} i'_{k d} + L_{m d} (i_{d 1} + i_{d 2} + {i^{'}}_{f d} + {i^{'}}_{k d})$

$ψ'_{k q} = L'_{l k q} i'_{k q} + L_{m q} (i_{q 1} + i_{q 2} + {i^{'}}_{k q})$

где:

_L'lfd является индуктивностью обмотки возбуждения ротора.
_L'lkd является ротором d - демпфер оси извилистая индуктивность.
_L'lkg является ротором q - демпфер оси извилистая индуктивность.

Крутящий момент ротора задан:

$T_{e} = ψ_{d 1} i_{q 1} - ψ_{q 1} i_{d 1} + ψ_{d 2} i_{q 2} - ψ_{q 2} i_{d 2} .$

Переменные

Настройки Variables позволяют вам задавать 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.

Для этого блока отображаются настройки Variables, только если в настройках Initial Conditions параметр Initialization option устанавливается на Set targets for rotor angle and Park's transform variables.

Порты

Сохранение

развернуть все

`fd+` — Обмотка возбуждения положительный терминал
электрический

Электрический порт сохранения сопоставил с обмоткой возбуждения положительный терминал.

`fd-` — Обмотка возбуждения отрицательный терминал
электрический

Электрический порт сохранения сопоставил с обмоткой возбуждения отрицательный терминал.

`R` — Ротор машины
механическое устройство

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен с ротором машины.

`C` — Случай машины
механическое устройство

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен со случаем машины.

`~ABC` — Статор обмотки ABC
электрический

Трехфазный электрический порт сопоставил со статором обмотки ABC.

`~XYZ` — Статор обмотки XYZ
электрический

Трехфазный электрический порт сопоставил со статором обмотки XYZ.

`n1` — ABC, проветривающая нейтральную точку
электрический

Электрический порт сохранения сопоставлен с нейтральной точкой ABC извилистую настройку.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Zero sequence на Include.

`n2` — XYZ обмотка нейтральной точки
электрический

Электрический порт сохранения сопоставлен с нейтральной точкой XYZ извилистую настройку.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Zero sequence на Include.

Параметры

развернуть все

Основной

`Nominal power` — Номинальная степень
`100e3` `V*A` (значение по умолчанию) | скаляр

Номинальная степень.

`Nominal voltage (line-to-line,rms)` — Номинальное среднеквадратичное напряжение
240 `V` (значение по умолчанию) | скаляр

Номинальная среднеквадратичная (RMS) линия к линейному напряжению.

`Nominal electrical frequency` — Номинальная электрическая частота
60 `Hz` (значение по умолчанию) | скаляр

Номинальная электрическая частота, на которой заключается в кавычки номинальная степень.

`Number of pole pairs` — Пары полюса ротора
2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Количество машины подпирает пары шестами.

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

Модель нулевой последовательности с двумя опциями:

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

`Rotor angle definition` — Угловая контрольная точка 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. 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.

Импедансы

`Stator resistance, Rs` — Сопротивление статора
0.0288 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Сопротивление статора. Этот параметр должен быть больше 0.

`Stator leakage inductance, Ll` — Индуктивность утечки статора
0.0969 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Индуктивность утечки статора. Этот параметр должен быть больше 0.

`Stator d-axis mutual inductance, Lmd` — Статор d - ось взаимная индуктивность
1.9583 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

d- взаимная индуктивность статора. Этот параметр должен быть больше 0.

`Stator q-axis mutual inductance, Lmq` — Статор q - ось взаимная индуктивность
0.9045 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

q- взаимная индуктивность статора. Этот параметр должен быть больше 0.

`Rotor field winding resistance, Rfd'` — Сопротивление обмотки возбуждения ротора
0.0028 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Сопротивление обмотки возбуждения ротора. Этот параметр должен быть больше 0.

`Rotor field winding inductance, Llfd'` — Индуктивность обмотки возбуждения ротора
0.0813 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Индуктивность обмотки возбуждения ротора. Этот параметр должен быть больше 0.

`Rotor d-axis damper winding resistance, Rkd'` — Ротор d - сопротивление обмотки демпфера оси
0.0041 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Сопротивление обмотки демпфера ротора в d - ось. Этот параметр должен быть больше 0.

`Rotor d-axis damper winding inductance, Llkd'` — Ротор d - демпфер оси извилистая индуктивность
0.0918 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Индуктивность обмотки демпфера ротора в d - ось. Этот параметр должен быть больше 0.

`Rotor q-axis damper winding resistance, Rkq'` — Ротор q - сопротивление обмотки демпфера оси
0.0043 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Сопротивление обмотки демпфера ротора в q - ось. Этот параметр должен быть больше 0.

`Rotor q-axis damper winding inductance, Llkq'` — Ротор q - демпфер оси извилистая индуктивность
0.1174 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Индуктивность обмотки демпфера ротора в q - ось. Этот параметр должен быть больше 0.

Начальные условия

`Initialization option` — Опция инициализации
`Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase` (значение по умолчанию) | `Set targets for rotor angle and Park's transform variables`

Модель для определения значений для определенных параметров и переменных в начале симуляции:

Чтобы установить рабочую точку, независимую от связанной сети, выберите Set real power, reactive power, terminal voltage and terminal phase.
Чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для переменных в блоках перед симуляцией с помощью настроек Variables, выберите Set targets for rotor angle and Park's transform variables. Для получения дополнительной информации смотрите Приоритет Набора и Начальную Цель для Переменных в блоках.