Асинхронный двигатель

Трехфазный асинхронный двигатель

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

Описание

Блок асинхронного двигателя реализует трехфазный асинхронный двигатель. 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.

Трехфазная синусоидальная модель электрической системы

Блок реализует уравнения, которые выражены в неподвижном опорном (qd) кадре ротора. Ось d выравнивается по оси A. Все величины в системе отсчета ротора относятся к статору.

Блок использует эти уравнения для вычисления электрической скорости (_startem) и скорости проскальзывания (_startslip).

$\begin{array}{l} _{groupem} =_{} \\ _{} Pstartmgroupslip_{=}_{startsyn} \end{array}$ − groupem

Чтобы вычислить электрическую скорость ротора dq относительно оси А ротора (dA), блок использует разность между скоростью а оси (da) статора и скоростью скольжения:

$_{startdA} =_{} startda -_{}$ groupem

Для упрощения уравнений для преобразований потока, напряжения и тока блок использует стационарный опорный кадр:

$\begin{array}{l} _{startda} = \\ _{} 0, dA_{=} \end{array}$ −

Вычисление	Уравнение
Поток	$\begin{array}{l} \frac{}{ddt} \begin{matrix} _{} \\ _{} \end{matrix} [λsdλsq] = \begin{matrix} _{} \\ _{} \end{matrix} [vsdvsq] -_{RS} \begin{matrix} _{} \\ _{} \end{matrix} [isdisq] -_{ωda} \begin{matrix} \end{matrix} [0-110] \begin{matrix} _{} \\ _{} \end{matrix} [λsdλsq] \\ \frac{}{ddt} \begin{matrix} _{} \\ _{} \end{matrix} [λrdλrq] = \begin{matrix} _{} \\ _{} \end{matrix}_{} \begin{matrix} _{} \\ _{} \end{matrix}_{} \begin{matrix} \end{matrix} \begin{matrix} _{} \\ _{[vrdvrq]− Rr[irdirq]− ωdA[0−110][λrdλrq} \end{matrix}] \end{array}$ $[\begin{matrix} \begin{matrix} _{} \\ _{} \end{matrix} \\ \begin{matrix} _{} \\ _{λ sdλ sqλ rdλ rq} \end{matrix} \end{matrix}] = \begin{matrix} \begin{matrix} [_{} \\ _{} \end{matrix} & \begin{matrix} _{} \\ _{} \end{matrix} \\ \begin{matrix} _{} \\ _{} \end{matrix} & \begin{matrix} _{} \\ _{} \end{matrix} \end{matrix} Ls00LsLm00LmLm00LmLr00Lr] \begin{matrix} \begin{matrix} _{[} \\ _{} \end{matrix} \\ \begin{matrix} _{} \\ _{} \end{matrix} \end{matrix}$ isdisqirdirq]
Ток	$[\begin{matrix} \begin{matrix} _{} \\ _{} \end{matrix} \\ \begin{matrix} _{} \\ _{isdisqirdirq} \end{matrix} \end{matrix}] = \frac{(}{_{}^{} 1Lm2 -_{}_{}} LrLs \begin{matrix} \begin{matrix} )_{[} & − \\ _{} \end{matrix} & \begin{matrix} {Lr00}_{} & − \\ _{} \end{matrix} \\ \begin{matrix} _{} \\ _{} \end{matrix} & \begin{matrix} _{} \\ LrLm00LmLm00Lm_{-} \end{matrix} \end{matrix} \begin{matrix} \begin{matrix} _{Ls00} \\ _{-} \end{matrix} \\ \begin{matrix} _{Ls]} \\ _{[} \end{matrix} \end{matrix}$ λ sdλ sqλ rdλ rq]
Индуктивность	$\begin{array}{l} _{Ls} =_{} Lls_{+} \\ _{} {LmLr}_{=}_{} \end{array}$ Llr + Lm
Электромагнитный момент	$_{Te} =_{} {PLm}_{(}_{} {isqird}_{-}_{}$ isdirq)
Инвариантное преобразование мощности dq для обеспечения равенства мощности dq и трех фаз	$[\begin{matrix} _{} \\ _{vsdvsq} \end{matrix}] = \sqrt{\frac{}{}} 23 \begin{matrix} [cos_{(} & Startda)_{\cos} (\frac{}{Startda} & − {2ā3}_{)} \frac{\cos}{} ( \\ Startda +_{} 2ā3 & ) −_{\sin} (\frac{}{Startda}) & − \sin_{(} \frac{Startda}{} - \end{matrix} \begin{matrix} _{2ā3} \\ )_{} \\ -_{} \end{matrix}$ sin (Startda + 2ā3)] [vavbvc] $[\begin{matrix} _{} \\ _{} \\ _{iaibic} \end{matrix}] = \sqrt{\frac{}{}} 23 [\begin{matrix} cos (_{} Startda & ) −_{\sin} ( \\ \begin{matrix} Startda)_{} cos \frac{(}{} \\ Startda −_{2ā3}) \frac{}{} cos \end{matrix} & \begin{matrix} (Startda_{+} \frac{2ā3}{)} \\ - sin_{(} \frac{Startda}{−} \end{matrix} \end{matrix} \begin{matrix} {2ā3}_{)} \\ -_{} \end{matrix}$ sin (Startda + 2ā3)] [isdisq]

Уравнения используют эти переменные.

_ωm	Угловая скорость ротора (рад/с)
_ωem	Частота вращения электрического ротора (рад/с)
_ωslip	Частота проскальзывания электрического ротора (рад/с)
_ωsyn	Синхронная частота вращения ротора (рад/с)
_ωda	dq частота вращения статора относительно оси а ротора (рад/с)
_ωdA	dq частота вращения статора относительно оси А ротора (рад/с)
_Θda	dq электрический угол статора относительно оси а ротора (рад)
_ΘdA	dq электрический угол статора относительно оси А ротора (рад)
_Lq, _Ld	q- и d-осевые индуктивности (H)
_Ls	Индуктивность статора (H)
_Lr	Индуктивность ротора (H)
_Lm	Индуктивность намагничивания (H)
_Lls	Индуктивность утечки статора (H)
_Llr	Индуктивность утечки ротора (H)
_vsq, _vsd	Напряжения q- и d-оси статора (В)
_isq, _isd	Токи q- и d-оси статора (А)
_{λ кв}, _{λ сд}	Поток по оси q- и d статора (Wb)
_irq, _ird	Токи q- и d-оси ротора (A)
_{λ rq}, _{λ rd}	Поток по q- и d-оси ротора (Wb)
_va, _vb, _vc	Фазы напряжения статора a, b, c (V)
_ia, _ib, _ic	Фазы токов статора a, b, c (A)
_RS	Сопротивление обмоток статора (Ом)
_RR	Сопротивление обмоток ротора (Ом)
P	Количество пар полюсов
_Те	Электромагнитный момент (Нм)

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	$_{Пелек} = -_{(}_{}^{} {Rsisd2}_{} +_{}^{}_{Rsisq2}_{+}^{−}_{}_{}^{Rrird2}$ + Rrirq2)
		`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)
_RR	Сопротивление двигателя (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)

Порты

Вход

развернуть все

`LdTrq` - Крутящий момент вала ротора
`scalar`

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

Зависимости

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

`Spd` - Частота вращения вала ротора
`scalar`

Угловая скорость ротора, _{λ м}, в рад/с.

Зависимости

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

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

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

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 ротора	_ωm	рад/с
`MtrMechPos`			Механическое угловое положение ротора	_θm	радиус
`MtrPos`			Электрическое угловое положение ротора	_θe	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 Port.

`MtrSpd` - Частота вращения двигателя
`scalar`

Угловая скорость мотора, _startmtr, в рад/с.

Зависимости

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

Параметры

развернуть все

Параметры блока

`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
`0.001` (по умолчанию) | `scalar`

Время интеграционной выборки для дискретного моделирования, в с.

Зависимости

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

`Port 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`

Загрузить значения параметров

`File` - Путь к файлу параметров двигателя. «m» или. «mat»
`scalar`

Введите путь к файлу параметров двигателя «.m» или «.mat», сохраненному с помощью инструмента оценки параметров Blockset™ управления двигателем. Можно также нажать кнопку «Обзор», чтобы перейти к файлу «.m» или «.mat» и обновить параметр File, указав имя файла и путь к нему. Дополнительные сведения, связанные с процессом оценки параметров двигателя, см. в разделе Оценка параметров двигателя с помощью инструмента оценки параметров блока управления двигателем.

Загрузить из файла (Load from file) - эта кнопка используется для считывания расчетных параметров двигателя из файла. «m» или. «mat» (обозначается параметром File) и загрузки их в блок двигателя.
Сохранить в файле - нажмите эту кнопку, чтобы прочитать параметры двигателя из блока двигателя и сохранить их в файле .m или .mat (с именем файла и расположением, указанным в параметре File).

Примечание

Прежде чем нажать кнопку Сохранить в файл, убедитесь, что имя целевого файла в параметре File имеет расширение «.m» или «.mat». При использовании другого расширения файла в блоке отображается сообщение об ошибке.

Параметры

`Number of pole pairs, P` - пары полюсов
`2` (по умолчанию) | `scalar`

Пары полюсов двигателей, П.

`Stator resistance and leakage inductance, Zs` - Сопротивление и индуктивность
`[1.77 0.0139]` (по умолчанию) | `vector`

Сопротивление статора, _RS, в омах и индуктивность утечки, _Lls, в Н.

`Rotor resistance and leakage inductance, Zr` - Сопротивление и индуктивность
`[1.34 0.0121]` (по умолчанию) | `vector`

Сопротивление ротора, _Rr, в омах и индуктивность утечки, _Llr, в Н.

`Magnetizing inductance, Lm` - Индуктивность
`0.3687` (по умолчанию) | `scalar`

Индуктивность намагничивания, _Lm, в Н.

`Physical inertia, viscous damping, static friction, mechanical` - Инерция, демпфирование, трение
`[0.001 0 0]` (по умолчанию) | `vector`

Механические свойства ротора:

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Torque для конфигурации порта.

Начальные значения

`Initial mechanical position, theta_init` - Угловое положение
`0` (по умолчанию) | `scalar`

Исходная угловая позиция ротора, _startm0, в рад.

`Initial mechanical speed, omega_init` - Угловая скорость
`0` (по умолчанию) | `scalar`

Исходная угловая скорость ротора, _{λ m0}, в рад/с.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Torque для конфигурации порта.

Ссылки

[1] Мохан, Нэд. Расширенные электрические приводы: анализ, управление и моделирование с использованием Simulink. Миннеаполис, МН: МНПЕРЕ, 2001.

Расширенные возможности

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

Представлен в R2020b

Документация

Асинхронный двигатель

Описание

Трехфазная синусоидальная модель электрической системы

Механическая система

Учет мощности

Порты

Вход

LdTrq - Крутящий момент вала ротора scalar

Зависимости

Spd - Частота вращения вала ротора scalar

Зависимости

PhaseVolt - Напряжение на клеммах статора 1около-3 множество

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

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

Зависимости

Sample time, Ts - Время выборки для дискретной интеграции 0.001 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

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

File - Путь к файлу параметров двигателя. «m» или. «mat» scalar

Number of pole pairs, P - пары полюсов 2 (по умолчанию) | scalar

Stator resistance and leakage inductance, Zs - Сопротивление и индуктивность [1.77 0.0139] (по умолчанию) | vector

Rotor resistance and leakage inductance, Zr - Сопротивление и индуктивность [1.34 0.0121] (по умолчанию) | vector

Magnetizing inductance, Lm - Индуктивность 0.3687 (по умолчанию) | scalar

Physical inertia, viscous damping, static friction, mechanical - Инерция, демпфирование, трение [0.001 0 0] (по умолчанию) | vector

Зависимости

Initial mechanical position, theta_init - Угловое положение 0 (по умолчанию) | scalar

Initial mechanical speed, omega_init - Угловая скорость 0 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Ссылки

Расширенные возможности

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

Документация по блокам управления двигателем

Поддержка

`LdTrq` - Крутящий момент вала ротора
`scalar`

`Spd` - Частота вращения вала ротора
`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`

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

`Sample time, Ts` - Время выборки для дискретной интеграции
`0.001` (по умолчанию) | `scalar`

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

`File` - Путь к файлу параметров двигателя. «m» или. «mat»
`scalar`

`Number of pole pairs, P` - пары полюсов
`2` (по умолчанию) | `scalar`

`Stator resistance and leakage inductance, Zs` - Сопротивление и индуктивность
`[1.77 0.0139]` (по умолчанию) | `vector`

`Rotor resistance and leakage inductance, Zr` - Сопротивление и индуктивность
`[1.34 0.0121]` (по умолчанию) | `vector`

`Magnetizing inductance, Lm` - Индуктивность
`0.3687` (по умолчанию) | `scalar`

`Physical inertia, viscous damping, static friction, mechanical` - Инерция, демпфирование, трение
`[0.001 0 0]` (по умолчанию) | `vector`

`Initial mechanical position, theta_init` - Угловое положение
`0` (по умолчанию) | `scalar`

`Initial mechanical speed, omega_init` - Угловая скорость
`0` (по умолчанию) | `scalar`

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