Внутренняя PMSM

ТРЕХФАЗНЫЙ ВНУТРЕННИЙ СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО МАГНИТА С СИНУСОИДАЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ

Библиотека:
Блок силового агрегата/движитель/электродвигатели и инверторы
Блок управления двигателем/Электрические системы/Двигатели

Описание

Внутренний блок PMSM реализует трехфазный внутренний синхронный двигатель постоянного магнита (PMSM) с синусоидальной обратной электродвижущей силой. Блок использует трехфазные входные напряжения для регулирования индивидуальных фазных токов, что позволяет регулировать крутящий момент или частоту вращения двигателя.

По умолчанию блок устанавливает для параметра «Тип моделирования» значение Continuous для использования непрерывного времени выборки во время моделирования. Если требуется создать код для целей с двойной и одинарной точностью с фиксированным шагом, рекомендуется установить для параметра значение Discrete. Затем укажите параметр Sample Time, Ts.

На вкладке «Параметры» при выборе Back-emfблок реализует это уравнение для вычисления постоянной связи постоянного потока.

$_{} \frac{}{\sqrt{}} \frac{_{}}{} \frac{}{λpm=13⋅Ke1000P⋅602π}$

Конструкция двигателя

На этом рисунке показана конструкция двигателя с одной полюсной парой на двигателе.

Магнитное поле двигателя за счет постоянных магнитов создает синусоидальную скорость изменения потока с углом двигателя.

Для условного обозначения осей потоки α - фазы и постоянного магнита выравниваются, когда угол _{λ r} двигателя равен нулю.

Трехфазная синусоидальная модель электрической системы

Блок реализует эти уравнения, выраженные в опорном кадре потока двигателя (кадр dq). Все величины в системе отсчета двигателя относятся к статору.

$\begin{array}{l} _{starte} =_{} \\ \frac{}{}_{} \frac{Pstartmddtid}{_{=}}_{} \frac{}{_{1Ldvd}}_{-} \frac{_{}}{_{}} RLdid_{+}_{} \end{array}$ LqLdPstartmiq

$\frac{}{}_{ddtiq} \frac{=}{_{}}_{} \frac{1Lqvq}{_{-}}_{} \frac{_{}}{{RLqiq}_{}} -_{}_{} \frac{_{} {LdLqPstartmid}_{}}{-_{}}$ λ Ppm mLq

$_{Te} = {1,5P}_{[}_{} {λ pmiq}_{} +_{(} {Ld}_{} -_{}$ Lq) идиq]

Индуктивности _Lq и _Ld представляют соотношение между фазовой индуктивностью и положением двигателя из-за солености двигателя.

Уравнения используют эти переменные.

_Lq, _Ld	q- и d-осевые индуктивности (H)
R	Сопротивление обмоток статора (Ом)
_iq, _id	q- и d-осевые токи (A)
_vq, _vd	q- и d-осевые напряжения (В)
_ωm	Угловая механическая скорость двигателя (рад/с)
_ωe	Угловая электрическая скорость двигателя (рад/с)
_λpm	Постоянная связи постоянного потока (Wb)
_Кэ	Обратная электродвижущая сила (ЭДС) (Vpk_LL/krpm, где Vpk_LL - пиковое напряжение межлинейного измерения)
P	Количество пар полюсов
_Те	Электромагнитный момент (Нм)
_Θe	Электрический угол (рад)

Механическая система

Угловая скорость двигателя определяется:

$\begin{matrix} \frac{}{}_{ddtü m} \frac{=}{} {1J}_{} (_{Te} -_{} Tf_{-} \\ \frac{_{Fü m}}{-}_{Tm} \end{matrix}$ ) d

Уравнения используют эти переменные.

J	Комбинированная инерция двигателя и нагрузки (кгм ^ 2)
F	Комбинированное вязкое трение двигателя и нагрузки (Н· м/( рад/с))
_θm	Механическое угловое положение двигателя (рад)
_TM	Крутящий момент на валу двигателя (Нм)
_Те	Электромагнитный момент (Нм)
_Tf	Крутящий момент статического трения вала двигателя (Нм)
_ωm	Угловая механическая скорость двигателя (рад/с)

Учет мощности

Для учета мощности блок реализует эти уравнения.

Сигнал шины			Описание	Переменная	Уравнения
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd` - Мощность, передаваемая между блоками Положительные сигналы указывают на поток в блок Отрицательные сигналы указывают на выход потока из блока	`PwrMtr`	Механическая мощность	_Pmot	$_{Pmot} = -_{}_{}$ startmTe
		`PwrBus`	Электроэнергия	_Pbus	$_{Pbus} =_{}_{} vania +_{}_{} {vbnib}_{+}_{}$ vcnic
	`PwrNotTrnsfrd` - Мощность, пересекающая границу блока, но не передаваемая Положительные сигналы указывают на вход Отрицательные сигналы указывают на потерю	`PwrElecLoss`	Потеря резистивной мощности	_Pelec	$_{Пелек} = \frac{−}{} 32_{} (_{}^{}_{Rsisd2}_{+}^{}$ Rsisq2)
		`PwrMechLoss`	Потеря механической мощности	_Pmech	Если для параметра Port Configuration установлено значение `Torque`: $_{Pmech} = -_{(}^{} startm2F +_{} \|_{}$ startm 'Tf) Если для параметра Port Configuration установлено значение `Speed`: $_{Pmech} =$ 0
	`PwrStored` - Скорость изменения накопленной энергии Положительные сигналы указывают на увеличение Отрицательные сигналы указывают на снижение	`PwrMtrStored`	Накопленная мощность двигателя	_Pstr	$_{Pstr} =_{} Pbus +_{} Pmot_{+} Pelec_{+}$ Pmech

Уравнения используют эти переменные.

RS	Сопротивление статора (Ом)
_ia, _ib, _ic	Ток фазы a, b и c статора (A)
_isq, _isd	Токи q- и d-оси статора (А)
_фургон, _vbn, _vcn	Напряжение фазы a, b и c статора (В)
_ωm	Угловая механическая скорость ротора (рад/с)
F	Комбинированное вязкое демпфирование двигателя и нагрузки (Н· м/( рад/с))
_Те	Электромагнитный момент (Нм)
_Tf	Комбинированный момент трения двигателя и нагрузки (Нм)

Инвариантное преобразование амплитуды dq

Блок использует эти уравнения для осуществления инвариантного преобразования dq амплитуды, чтобы гарантировать, что амплитуды dq и три фазы равны.

$[\begin{matrix} _{} \\ _{vsdvsq} \end{matrix}] = \frac{}{} 23 \begin{matrix} [cos_{(} & Startda)_{\cos} (\frac{}{Startda} & − {2ā3}_{)} \frac{\cos}{} ( \\ Startda +_{} 2ā3 & ) −_{\sin} (\frac{}{Startda}) & − \sin_{(} \frac{Startda}{} - \end{matrix} \begin{matrix} _{2ā3} \\ )_{} \\ -_{} \end{matrix}$ sin (Startda + 2ā3)] [vavbvc]

$[\begin{matrix} _{} \\ _{} \\ _{iaibic} \end{matrix}] = [\begin{matrix} cos (_{Startda}) & − \sin_{(} \\ \begin{matrix} Startda)_{\cos} \frac{(}{} Startda \\ −_{2ā3)} \frac{}{cos} \end{matrix} & \begin{matrix} (Startda +_{} \frac{2ā3)}{} - \\ sin (_{} Startda \frac{-}{} \end{matrix} \end{matrix} 2í63 \begin{matrix} )_{-} \\ _{} \end{matrix} sin$ ((Startda + 2ā3)] [isdisq]

Уравнения используют эти переменные.

_Θda	dq электрический угол статора относительно оси а ротора (рад)
_vsq, _vsd	Напряжения q- и d-оси статора (В)
_isq, _isd	Токи q- и d-оси статора (А)
_va, _vb, _vc	Фазы напряжения статора a, b, c (V)
_ia, _ib, _ic	Фазы токов статора a, b, c (A)

Порты

Вход

развернуть все

`LdTrq` - Крутящий момент вала двигателя
`scalar`

Входной крутящий момент вала двигателя, _Tm, в Н· м.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Torque для параметра Port Configuration.

`Spd` - Частота вращения вала двигателя
`scalar`

Угловая скорость двигателя в рад/с.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Speed для параметра Port Configuration.

`PhaseVolt` - Напряжение на клеммах статора
`1`около-`3` множество

Напряжение на клеммах статора, _Va, _Vb и _Vc, в В.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Speed или Torque для параметра Port Configuration.

Продукция

развернуть все

`Info` - Сигнал шины
автобус

Сигнал шины содержит эти блочные вычисления.

Сигнал			Описание	Переменная	Единицы
`IaStator`			Ток фазы статора А	_ia	A
`IbStator`			Ток фазы статора B	_ib	A
`IcStator`			Фазный ток статора C	_ic	A
`IdSync`			Постоянный ток оси	_{я бы}	A
`IqSync`			Ток квадратурной оси	_IQ	A
`VdSync`			Напряжение по прямой оси	_vd	V
`VqSync`			Напряжение квадратурной оси	_vq	V
`MtrSpd`			Угловая механическая скорость двигателя	_ωm	рад/с
`MtrPos`			Механическое угловое положение двигателя	_θm	радиус
`MtrTrq`			Электромагнитный момент	_Те	Н· м
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd`	`PwrMtr`	Механическая мощность	_Pmot	W
	`PwrTrnsfrd`	`PwrBus`	Электроэнергия	_Pbus	W
	`PwrNotTrnsfrd`	`PwrElecLoss`	Потеря резистивной мощности	_Pelec	W
	`PwrNotTrnsfrd`	`PwrMechLoss`	Потеря механической мощности	_Pmech	W
	`PwrStored`	`PwrMtrStored`	Накопленная мощность двигателя	_Pstr	W

`PhaseCurr` - Ток фазы a, b, c
`1`около-`3` множество

Фазы a, b, c тока, _ia, _ib и _ic, в А.

`MtrTrq` - Крутящий момент двигателя
`scalar`

Крутящий момент двигателя, _Tmtr, в Н· м.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Speed для параметра конфигурации ввода Mechanical.

`MtrSpd` - Частота вращения двигателя
`scalar`

Угловая скорость мотора, _startmtr, в рад/с.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Torque для параметра конфигурации ввода Mechanical.

Параметры

развернуть все

Параметры блока

`Mechanical input configuration` - Выбор конфигурации порта
`Torque` (по умолчанию) | `Speed`

В этой таблице представлены конфигурации портов.

Конфигурация порта	Создание входного порта	Создание выходного порта
`Torque`	`LdTrq`	`MtrSpd`
`Speed`	`Spd`	`MtrTrq`

`Simulation type` - Выберите тип моделирования
`Continuous` (по умолчанию) | `Discrete`

По умолчанию блок использует непрерывное время выборки во время моделирования. Если требуется создать код для целей с одинарной точностью, рекомендуется установить для параметра значение Discrete.

Зависимости

Установка для типа моделирования значения Discrete создает параметр Sample Time, Ts.

`Sample Time (Ts)` - Время выборки для дискретной интеграции
`scalar`

Время интеграционной выборки для дискретного моделирования, в с.

Зависимости

Установка для типа моделирования значения Discrete создает параметр Sample Time, Ts.

Параметры

`Number of pole pairs (P)` - пары полюсов
`scalar`

Пары полюсов двигателей, П.

`Stator phase resistance per phase (Rs)` - Сопротивление
`scalar`

Сопротивление фазы статора на фазу, _Rs, в Ом.

`Stator d-axis and q-axis inductance (Ldq)` - Индуктивность
`vector`

Индуктивность по оси d и оси q статора, _Ld, _Lq, в Н.

`Permanent flux linkage constant (lambda_pm)` - Флюс
`scalar`

Постоянная связи постоянного потока, _{λ pm}, в Wb.

`Back-emf constant (Ke)` - Обратная электродвижущая сила
`scalar`

Обратная электродвижущая сила, ЭДС, _Кэ, в Vpk_LL/krpm. Vpk_LL - это линейное измерение пикового напряжения.

Для вычисления постоянной связи постоянного потока блок реализует это уравнение.

$_{} \frac{}{\sqrt{}} \frac{_{}}{} \frac{}{λpm=13⋅Ke1000P⋅602π}$

`Physical inertia, viscous damping, and static friction (mechanical)` - Инерция, демпфирование, трение
`vector`

Механические свойства двигателя:

Инерция, Дж, в кгм ^ 2
Вязкое демпфирование, F, в Н· м/( рад/с)
Статическое трение, _Tf, в Н· м

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Torque параметр конфигурации.

Начальные значения

`Initial d-axis and q-axis current (idq0)` - Текущий
`vector`

Начальные токи по оси q- и d, _iq, _id, в А.

`Initial mechanical position (theta_init)` - Угол
`scalar`

Начальное угловое положение мотора, _startm0, в рад.

`Initial mechanical speed (omega_init)` - Скорость
`scalar`

Начальная угловая скорость мотора, _{λ m0}, в рад/с.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Torque параметр конфигурации.

Ссылки

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

[2] Андерсон, П. М. Анализ неисправных энергосистем. Хобокен, Нью-Джерси: Wiley-IEEE Press, 1995.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

PMSM на основе потока | Асинхронный двигатель | Внутренний контроллер PM | Сопоставленный двигатель | Поверхностное крепление PMSM

Представлен в R2017a

Документация

Внутренняя PMSM

Описание

Конструкция двигателя

Трехфазная синусоидальная модель электрической системы

Механическая система

Учет мощности

Инвариантное преобразование амплитуды dq

Порты

Вход

LdTrq - Крутящий момент вала двигателя scalar

Зависимости

Spd - Частота вращения вала двигателя scalar

Зависимости

PhaseVolt - Напряжение на клеммах статора 1около-3 множество

Зависимости

Продукция

Info - Сигнал шины автобус

PhaseCurr - Ток фазы a, b, c 1около-3 множество

MtrTrq - Крутящий момент двигателя scalar

Зависимости

MtrSpd - Частота вращения двигателя scalar

Зависимости

Параметры

Mechanical input configuration - Выбор конфигурации порта Torque (по умолчанию) | Speed

Simulation type - Выберите тип моделирования Continuous (по умолчанию) | Discrete

Зависимости

Sample Time (Ts) - Время выборки для дискретной интеграции scalar

Зависимости

Number of pole pairs (P) - пары полюсов scalar

Stator phase resistance per phase (Rs) - Сопротивление scalar

Stator d-axis and q-axis inductance (Ldq) - Индуктивность vector

Permanent flux linkage constant (lambda_pm) - Флюс scalar

Back-emf constant (Ke) - Обратная электродвижущая сила scalar

Physical inertia, viscous damping, and static friction (mechanical) - Инерция, демпфирование, трение vector

Зависимости

Initial d-axis and q-axis current (idq0) - Текущий vector

Initial mechanical position (theta_init) - Угол scalar

Initial mechanical speed (omega_init) - Скорость scalar

Зависимости

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Документация по блокам силового агрегата

Поддержка

`LdTrq` - Крутящий момент вала двигателя
`scalar`

`Spd` - Частота вращения вала двигателя
`scalar`

`PhaseVolt` - Напряжение на клеммах статора
`1`около-`3` множество

`Info` - Сигнал шины
автобус

`PhaseCurr` - Ток фазы a, b, c
`1`около-`3` множество

`MtrTrq` - Крутящий момент двигателя
`scalar`

`MtrSpd` - Частота вращения двигателя
`scalar`

`Mechanical input configuration` - Выбор конфигурации порта
`Torque` (по умолчанию) | `Speed`

`Simulation type` - Выберите тип моделирования
`Continuous` (по умолчанию) | `Discrete`

`Sample Time (Ts)` - Время выборки для дискретной интеграции
`scalar`

`Number of pole pairs (P)` - пары полюсов
`scalar`

`Stator phase resistance per phase (Rs)` - Сопротивление
`scalar`

`Stator d-axis and q-axis inductance (Ldq)` - Индуктивность
`vector`

`Permanent flux linkage constant (lambda_pm)` - Флюс
`scalar`

`Back-emf constant (Ke)` - Обратная электродвижущая сила
`scalar`

`Physical inertia, viscous damping, and static friction (mechanical)` - Инерция, демпфирование, трение
`vector`

`Initial d-axis and q-axis current (idq0)` - Текущий
`vector`

`Initial mechanical position (theta_init)` - Угол
`scalar`

`Initial mechanical speed (omega_init)` - Скорость
`scalar`

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™