BLDC

Трехобмоточный бесщеточный электродвигатель постоянного тока с трапециевидным распределением потока

Библиотека:
Simscape/Электрический/Электромеханический/Постоянный магнит

Описание

Блок BLDC моделирует синхронную машину с постоянным магнитом с трехфазным статором с намоткой. Блок имеет четыре варианта определения распределения постоянного магнитного потока как функции угла ротора. Две опции допускают простую параметризацию, предполагая совершенную трапецию для задней emf. Для простой параметризации задается либо связь потока, либо обратная emf, индуцированная ротором. Две другие опции дают более точные результаты с использованием указанных табличных данных. Для получения более точных результатов можно задать частную производную связи потока или измеренную обратную постоянную ЭДС для заданной скорости ротора.

На рисунке показана эквивалентная электрическая цепь для обмоток статора.

Конструкция двигателя

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

Для условных осей, показанных на предыдущем чертеже, потоки α - фазы и постоянного магнита выравниваются, когда угол _{λ r} ротора равен нулю. Блок поддерживает определение второй оси ротора. Для второго определения угол ротора представляет собой угол между α - фазной магнитной осью и q-осью ротора.

Трапециевидная скорость изменения потока

Магнитное поле ротора за счет постоянных магнитов создает трапециевидную скорость изменения потока с углом ротора. На рисунке показана эта скорость изменения потока.

Обратная эдс - скорость изменения потока, определяемая

$\frac{}{} \frac{}{} \frac{}{} \frac{}{} dΦdt=∂Φ∂θdθdt=∂Φ∂θω,$

где:

Λ - связь постоянного магнитного потока.
λ - угол ротора.
λ - механическая скорость вращения.

Высота h Из пикового потока постоянного магнита получают трапециевидную скорость изменения профиля потока.

Интегрируя $\frac{}{∂Φ∂θ}$ в диапазоне от 0 до λ/2,

$_{} \frac{}{Φmax=h2}_{}_{} (θF +θW$ ),

где:

_Фмакс - связь постоянного магнитного потока.
h - скорость изменения высоты профиля потока.
_{δ F} - диапазон углов ротора, в котором обратная ЭДС, индуцируемая потоком постоянного магнита в статоре, является постоянной.
_{δ W} - диапазон углов ротора, в котором обратная ЭДС линейно увеличивается или уменьшается, когда ротор движется с постоянной скоростью.

Перестановка предыдущего уравнения,

$h =_{} 2Фмакс /_{(}_{startF} +$ startW).

Электрические определяющие уравнения

Напряжения на обмотках статора определяются

$[\begin{matrix} _{} \\ _{} \\ _{vavbvc} \end{matrix}] = \begin{matrix} _{[} \\ _{} \\ _{} \end{matrix} Rs000Rs000Rs \begin{matrix} ]_{} \\ [_{} \\ _{} \end{matrix} iaibic \begin{matrix} \frac{]_{+}}{[} \\ \frac{_{}}{} \\ \frac{_{}}{} \end{matrix}$ d

где:

_va, _vb и _vc - внешние напряжения, приложенные к трем электрическим соединениям двигателя.
_Rs - эквивалентное сопротивление каждой обмотки статора.
_ia, _ib и _ic - токи, протекающие в обмотках статора.
$\frac{_{}}{d}$ $\frac{_{}}{}$ $\frac{_{}}{}$

- скорости изменения магнитного потока в каждой обмотке статора.

Постоянный магнит и три обмотки вносят вклад в общий поток, связывающий каждую обмотку. Общий поток определяется как

$[\begin{matrix} _{} \\ _{} \\ _{λ aü bstartc} \end{matrix}] = \begin{matrix} _{[} & _{} & _{} \\ _{} & _{} & _{} \\ _{} & _{} & _{} \end{matrix} LaaLabLacLbbLbLcaLcaLcbLcc \begin{matrix} ]_{} \\ [_{} \\ _{} \end{matrix} iaibic \begin{matrix} ]_{+} \\ _{} \\ _{} \end{matrix}$ [

где:

_{в качестве} общих потоков, связывающих каждую обмотку статора.
_Laa, _Lbb и _Lcc являются самоиндукциями обмоток статора.
_Lab, _Lac, _Lba и т.д. являются взаимными индуктивами обмоток статора.
_{В качестве} потоков постоянного магнита, связывающих обмотки статора, используются, _в частности, потоки постоянного магнита.

Индуктивности в обмотках статора являются функциями угла ротора, определяемого

$_{Laa} =_{} {Ls}_{} +_{Lmcos} ($ 2startr),

$_{Lbb} =_{} {Ls}_{} + {Lmcos}_{} (2 (startr -$ 2λ/3)),

$_{Lcc} =_{} {Ls}_{} + {Lmcos}_{} (2$ (

$_{Lab} =_{} Lba_{=} -_{} Ms -_{} Lmcos (2$ (

$_{Lbc} =_{} Lcb_{=} -_{} Ms -_{} Lmcos (2$ (

$_{Lca} =_{} Lac_{=} -_{} Ms -_{} Lmcos (2$ (

где:

_Ls - самоиндуктивность статора на фазу - Средняя самоиндуктивность каждой из обмоток статора.
_Lm - флуктуация индуктивности статора - флуктуация собственной индуктивности и взаимной индуктивности с изменением угла ротора.
_Ms - взаимная индуктивность статора - средняя взаимная индуктивность между обмотками статора.

Поток постоянного магнита, связывающий каждую обмотку статора, следует трапециевидному профилю, показанному на чертеже. Блок реализует трапециевидный профиль с помощью таблиц поиска для вычисления значений потока постоянных магнитов.

Упрощенные уравнения

Определяющими уравнениями напряжения и крутящего момента для блока являются

$[\begin{matrix} _{} \\ _{} \\ _{vdvqv0} \end{matrix}] = P \begin{matrix} _{(} \\ [_{} \\ _{} \end{matrix} \begin{matrix} \frac{_{}}{_{}} \\ \frac{_{}}{_{}} \\ \frac{_{}}{_{}} \end{matrix} vavbvc]-Nω[\partialψam\partialθr\partialψbm\partialθr\partialψcm\partialθr$ ]),

$_{vd} =_{}_{} {Rsid}_{} \frac{+_{}}{} {Lddiddt}_{} -_{}$ NstartiqLq,

$_{vq} =_{}_{} {Rsiq}_{} \frac{+_{}}{} {Lqdiqdt}_{} +_{}$ NstartidLd,

$_{}_{}_{}_{} \frac{_{}}{v0=Rsi0+L0di0dt},$

$T \frac{=}{} {32N}_{} (_{}_{}_{iqidLd}_{-}_{} \begin{matrix} _{idiqLq} & )_{} & +_{} \end{matrix} [\begin{matrix} \frac{_{}}{iaibic]_{}} \\ \frac{[_{}}{_{}} \\ \frac{_{}}{_{}} \end{matrix}$ ∂ψam∂θr∂ψbm∂θr∂ψcm∂θr],

где:

_vd, _vq и _v0 - напряжения d-оси, q-оси и нулевой последовательности.
P - преобразование парка, определяемое
$P = \begin{matrix} 2/3 [_{} & _{cosstartecos} (starte - & {2λ/3}_{)} cos \\ _{} & _{} & _{} \end{matrix}$ ((,,
N - число пар полюсов постоянных магнитов ротора.
λ - механическая частота вращения ротора.
$\frac{_{}}{_{}}$ ∂ψam∂θr,∂ψbm∂θr $\frac{_{}}{_{}},$ и $\frac{_{}}{_{∂ψcm∂θr}}$

являются частными производными мгновенного потока постоянного магнита, связывающего каждую фазную обмотку.
_id, _iq и _i0 - токи d-оси, q-оси и нулевой последовательности, определяемые
$[\begin{matrix} _{} \\ _{} \\ _{idiqi0} \end{matrix}] = \begin{matrix} P_{} \\ [_{} \\ _{} \end{matrix}$ iaibic].
_Ld = _Ls + _Ms + 3/2 _Lm. _Ld - индуктивность d-оси статора.
_Lq = _Ls + _Ms − 3/2 _Lm. _Lq - индуктивность по оси q статора.
_L0 = _Ls - _2Ms. _L0 - индуктивность нулевой последовательности статора.
T - крутящий момент ротора. Крутящий момент течет от корпуса двигателя (физический порт C блока) к ротору двигателя (физический порт R блока).

Расчет потерь железа

Потери железа делятся на два члена, один из которых представляет основную траекторию намагничивания, а другой - поперечную траекторию острия зуба, которая становится активной во время работы с ослабленным полем. Модель потерь железа, которая основана на творчестве Меллера [3].

Термин, представляющий основной путь намагничивания, зависит от индуцированного среднеквадратичного напряжения статора, $_{_{Vmrms}}^{}$ :

$_{POC} (_{_{}}^{} Vmrms) \frac{_{=}}{}_{_{}}^{} \frac{_{ahkVmrms}}{^{+}}_{_{}}^{} \frac{_{}}{{ajk2Vmrms2}^{+}}_{_{}}^{}$ aexk1.5Vmrms1.5

Это доминирующий термин при работе без нагрузки. k - обратная постоянная ЭДС, относящаяся к среднеквадратичным вольтам на Гц. Определяется как $k =_{_{}}^{}$ Vmrms/f, где f - электрическая частота. Первый член с правой стороны - магнитные гистерезисные потери, второй - вихревые токовые потери и третий - избыточные потери. Три коэффициента, отображаемые на числителях, получаются из значений, которые предоставляются для гистерезиса с разомкнутым контуром, вихревых и избыточных потерь.

Термин, представляющий траекторию поперечной вершины зуба, становится важным, когда установлено поле размагничивания, и может быть определен из теста короткого замыкания на конечно-элементный анализ. Это зависит от среднеквадратичного значения, связанного с потоком наконечника поперечного зуба, $_{_{Vdrms}}^{}$ *:

$_{PSC} (_{_{}}^{Vdrms} \frac{{*)}_{}}{=}_{_{}}^{} \frac{_{bhkVdrms}}{^{*}}_{+_{}}^{} \frac{_{}}{{bjk2Vdrms}^{*}} 2_{_{+}}^{}$ bexk1.5Vdrms * 1,5

Три числительных члена получаются из значений, которые вы предоставляете для гистерезиса короткого замыкания, вихревых и избыточных потерь.

Тепловые порты

Блок имеет четыре дополнительных тепловых порта, по одному для каждой из трех обмоток и по одному для ротора. По умолчанию эти порты скрыты. Чтобы открыть тепловые порты, щелкните правой кнопкой мыши блок в модели, выберите Simscape > Block choices, а затем выберите требуемый вариант блока с тепловыми портами: Composite theral-phase ports | Show thermal port или Expanded threase-phase ports | Show thermal port. Это действие отображает тепловые порты на значке блока и отображает параметры Температурная зависимость (Temperature Dependence) и Тепловой порт (Thermal Port). Эти параметры описаны далее на этой справочной странице.

Используйте тепловые порты для моделирования влияния сопротивления меди и потерь железа, которые преобразуют электроэнергию в тепло. Дополнительные сведения об использовании тепловых портов в блоках привода см. в разделе Моделирование тепловых эффектов во вращательных и поступательных приводах.

Переменные

Параметры «Переменные» используются для задания приоритетов и начальных целевых значений для переменных блока перед моделированием. Дополнительные сведения см. в разделе Установка приоритета и начальной цели для переменных блока.

Порты

Сохранение

развернуть все

`~` - Трехфазный порт
электрический

Расширяемый трехфазный порт.

`n` - Нейтральная фаза
электрический

Электрический консервационный порт, связанный с нейтральной фазой.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите для параметра «Тип обмотки» значение Wye-wound и Нулевая последовательность для Include.

`R` - Ротор двигателя
механический

Механическое отверстие для сохранения вращения, связанное с ротором двигателя.

`C` - Корпус двигателя
механический

Механическое поворотное защитное отверстие, связанное с корпусом двигателя.

`HA` - Тепловой порт обмотки A
тепловой

Порт тепловой экономии, связанный с обмоткой A. Дополнительные сведения см. в разделе Тепловые порты.

`HB` - Тепловой порт обмотки B
тепловой

Порт тепловой экономии, связанный с обмоткой B. Дополнительные сведения см. в разделе Тепловые порты.

`HC` - Тепловой порт обмотки C
тепловой

Порт тепловой экономии, связанный с обмоткой C. Дополнительные сведения см. в разделе Тепловые порты.

`HR` - Тепловой порт ротора
тепловой

Теплосберегающее отверстие, связанное с ротором. Дополнительные сведения см. в разделе Тепловые порты.

Параметры

развернуть все

Ротор

`Winding type` - Конфигурация обмоток
`Wye-wound` (по умолчанию) | `Delta-wound`

Выберите конфигурацию для обмоток:

Wye-wound - Обмотки наматываются.
Delta-wound - Обмотки являются дельта-намотанными. A-фаза соединена между портами a и b, b-фаза между портами b и c и c-фаза между портами c и a.

`Back EMF profile` - Профиль обратной ЭМП
`Perfect trapezoid - specify maximum flux linkage` (по умолчанию) | `Perfect trapezoid - specify maximum rotor-induced back emf` | `Tabulated - specify flux partial derivative with respect to rotor angle` | `Tabulated - specify rotor-induced back emf as a function of rotor angle`

Параметризация для определения распределения постоянного магнитного потока как функции угла ротора. Выбирать:

Perfect trapezoid - specify maximum flux linkage для задания максимальной связи потока для постоянного магнита и угла поворота ротора, где обратная ЭДС постоянна. Блок предполагает идеальную трапецию для задней emf. Это значение по умолчанию.
Perfect trapezoid - specify maximum rotor-induced back emf для указания максимальной индуцированной ротором обратной ЭДС и соответствующей частоты вращения ротора. Блок предполагает идеальную трапецию для задней emf.
Tabulated - specify flux partial derivative with respect to rotor angle для задания значений для частной производной связи потока и соответствующих углов ротора.
Tabulated - specify rotor-induced back emf as a function of rotor angle для задания измеренной постоянной обратной ЭДС и соответствующих скоростей и углов вращения ротора.

`Maximum permanent magnet flux linkage` - Максимальная связь постоянного магнитного потока
`0.03` `Wb` (по умолчанию)

Пиковая связь постоянного магнитного потока с любой из обмоток статора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Back EMF profile значение Perfect trapezoid - specify maximum flux linkage.

`Rotor angle over which back emf is constant` - Угол ротора, над которым обратная эдс постоянна
`pi / 12` `rad` (по умолчанию)

Диапазон углов ротора, в котором постоянный магнитный поток, связывающий обмотку статора, является постоянным. На рисунке этот угол равен, если смотреть трапециевидную скорость изменения потока.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Back EMF profile значение Perfect trapezoid - specify maximum flux linkage или Perfect trapezoid - specify maximum rotor-induced back emf.

`Maximum rotor-induced back emf` - Максимальная обратная ЭДС, индуцированная ротором
`9.6` `V` (по умолчанию)

Пиковая обратная ЭДС, индуцированная ротором, в обмотки статора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Back EMF profile значение Perfect trapezoid - specify maximum rotor-induced back emf.

`Rotor-induced back emf` - Обратная ЭДС, индуцированная ротором
`[0, -9.6, -9.6, 9.6, 9.6, 0]` `V` (по умолчанию)

Вектор значений для обратной ЭДС, индуцированной ротором, как функции угла ротора. Первое и последнее значения должны быть одинаковыми и обычно равны нулю. Для получения дополнительной информации см. параметр Соответствующие углы ротора. Первое и последнее значения одинаковы, так как поток является циклическим с периодом $2π/N$ , где N - число пар полюсов постоянных магнитов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Back EMF profile значение Tabulated - specify rotor-induced back emf as a function of rotor angle.

`Flux linkage partial derivative with respect to rotor angle` - Частная производная связи флюса по углу ротора
`[0, -.1528, -.1528, .1528, .1528, 0]` `Wb/rad` (по умолчанию)

Вектор значений для частной производной связи потока (где связь потока - поток, умноженный на число витков обмотки) относительно угла ротора. Первое и последнее значения должны быть одинаковыми и обычно равны нулю. Для получения дополнительной информации см. параметр Соответствующие углы ротора. Первое и последнее значения одинаковы, так как поток является циклическим с периодом $2π/N$ , где N - число пар полюсов постоянных магнитов.

`Corresponding rotor angles` - Соответствующие углы ротора
`[0, 7.5, 22.5, 37.5, 52.5, 60]` `deg` (по умолчанию)

Вектор углов ротора, где определяют частную производную связи потока или обратную ЭДС, индуцированную ротором. Угол ротора определяется как угол между а-фазной магнитной осью и d-осью. То есть, когда угол равен нулю, магнитные поля, обусловленные ротором и фазной обмоткой, выравниваются. Это определение используется независимо от настроек блока для определения угла ротора. Первое значение равно нулю, а последнее - $2π/N$ , где N - число пар полюсов постоянных магнитов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Back EMF profile значение Tabulated - specify flux partial derivative with respect to rotor angle или Tabulated - specify rotor-induced back emf as a function of rotor angle.

`Rotor speed used for back emf measurement` - Частота вращения ротора, используемая для обратного измерения ЭДС
`600` `rpm` (по умолчанию)

Укажите частоту вращения ротора, соответствующую максимальной индуцированной ротором обратной ЭДС.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Back EMF profile значение Perfect trapezoid - specify maximum rotor-induced back emf или Tabulated - specify rotor-induced back emf as a function of rotor angle.

`Number of pole pairs` - Количество пар полюсов
`6` (по умолчанию)

Количество пар полюсов постоянных магнитов на роторе.

`Rotor angle definition` - Контрольная точка для измерения угла ротора
`Angle between the a-phase magnetic axis and the d-axis` (по умолчанию) | `Angle between the a-phase magnetic axis and the q-axis`

Контрольная точка для измерения угла ротора. Значение по умолчанию: Angle between the a-phase magnetic axis and the d-axis. Это определение показано на рисунке конструкции двигателя. При выборе этого значения ротор и фазовые потоки выравниваются, когда угол ротора равен нулю.

Другое значение, которое можно выбрать для этого параметра: Angle between the a-phase magnetic axis and the q-axis. При выборе этого значения фазовый ток генерирует максимальный крутящий момент, когда угол ротора равен нулю.

Статор

`Modeling fidelity` - Точность моделирования
`Constant Ld and Lq` (по умолчанию) | `Tabulated Ld and Lq`

Выберите точность моделирования:

Constant Ld and Lq - значения Ld и Lq являются постоянными и определяются их соответствующими параметрами.
Tabulated Ld and Lq - Значения Ld и Lq вычисляются в режиме онлайн из справочных таблиц токов DQ следующим образом:

$_{Ld} =_{} {f1}_{} (_{id},$ iq)

$_{Ld} =_{} {f2}_{} (_{id},$ iq)

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию статора в значение Specify Ld, Lq, and L0.

`Stator parameterization` - Параметризация статора
`Specify Ld, Lq, and L0` (по умолчанию) | `Specify Ls, Lm, and Ms`

Выбирать Specify Ld, Lq, and L0 или Specify Ls, Lm, and Ms.

`Stator d-axis inductance, Ld` - Индуктивность d-оси статора
`0.00022` `H` (по умолчанию)

Индуктивность по оси D.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию статора в значение Specify Ld, Lq, and L0 и Моделирование точности Constant Ld and Lq.

`Stator q-axis inductance, Lq` - Индуктивность по оси q статора
`0.00022` `H` (по умолчанию)

Индуктивность по оси Q.

Зависимости

`Direct-axis current vector, iD` - Вектор тока по прямой оси
`[-200, 0, 200]` `A` (по умолчанию)

Вектор тока по прямой оси, iD.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию статора в значение Specify Ld, Lq, and L0 и Моделирование точности Tabulated Ld and Lq.

`Quadrature-axis current vector, iQ` - Вектор тока квадратурной оси
`[-200, 0, 200]` `A` (по умолчанию)

Вектор тока квадратурной оси, iQ.

Зависимости

`Ld matrix, Ld(id,iq)` - Матрица Ld
`0.00022 * ones(3, 3)` `H` (по умолчанию)

Матрица Ld.

Зависимости

`Lq matrix, Lq(id,iq)` - Матрица Lq
`0.00022 * ones(3, 3)` `H` (по умолчанию)

Матрица Lq.

Зависимости

`Stator zero-sequence inductance, L0` - Индуктивность нулевой последовательности статора
`0.00016` `H` (по умолчанию)

Индуктивность нулевой последовательности.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выполните следующие действия.

Задайте для параметра «Тип обмотки» значение Wye-wound, Нулевая последовательность к Includeи параметризация статора для Specify Ld, Lq, and L0.
Задайте для параметра «Тип обмотки» значение Delta-wound и параметризация статора Specify Ld, Lq, and L0.

`Stator self-inductance per phase, Ls` - Самоиндуктивность статора на фазу
`0.0002` `H` (по умолчанию)

Средняя самоиндуктивность каждой из трех обмоток статора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию статора в значение Specify Ls, Lm, and Ms.

`Stator inductance fluctuation, Lm` - флуктуация индуктивности статора
`0` `H` (по умолчанию)

Флуктуация собственной индуктивности и взаимной индуктивности обмоток статора с углом поворота ротора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию статора в значение Specify Ls, Lm, and Ms.

`Stator mutual inductance, Ms` - Взаимная индуктивность статора
`0.00002` `H` (по умолчанию)

Средняя взаимная индуктивность между обмотками статора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию статора в значение Specify Ls, Lm, and Ms.

`Stator resistance per phase, Rs` - Сопротивление статора на фазу
`0.013` `Ohm` (по умолчанию)

Сопротивление каждой из обмоток статора.

`Zero sequence` - Опция нулевой последовательности
`Include` (по умолчанию) | `Exclude`

Параметр для включения или исключения членов нулевой последовательности.

Include - Включить термины нулевой последовательности. Чтобы установить приоритет точности модели, используйте этот параметр по умолчанию. Использование этой опции:
- Приводит к ошибке при моделировании с использованием решателя секционирования. Дополнительные сведения см. в разделе Увеличение скорости моделирования с помощью решателя секционирования.
- Отображает параметр нулевой последовательности в настройках импедансов.
Exclude - Исключить члены нулевой последовательности. Для определения приоритета скорости моделирования при моделировании рабочего стола или развертывании в режиме реального времени выберите этот параметр.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра «Тип обмотки» задано значение Wye-wound.

Железные потери

`Iron-loss` - Включить расчет потерь железа
`None` (по умолчанию) | `Empirical`

Укажите вычислительную модель потерь железа.

`Open-circuit iron losses, [P_hysteresis P_eddy P_excess]` - Потери железа разомкнутого контура
`[0, 0, 0]` `W` (по умолчанию)

Вектор строки длины 3 потерь железа с разомкнутым контуром из-за гистерезиса, Эдди и избыточных потерь соответственно на частоте, заданной электрической частотой, на которой определяются потери.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss в значение Empirical.

`Short-circuit iron losses, [P_hysteresis P_eddy P_excess]` - Потери железа при коротком замыкании
`[0, 0, 0]` `W` (по умолчанию)

Вектор строки длины 3 потерь железа короткого замыкания, вызванных гистерезисом, Эдди и избыточными потерями, соответственно, на частоте, заданной электрической частотой, на которой определяются потери.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss в значение Empirical.

`Electrical frequency at which losses determined` - Электрическая частота, при которой определяются потери
`60` `Hz` (по умолчанию)

Электрическая частота, при которой измерялись потери железа при разомкнутом замыкании и коротком замыкании.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss в значение Empirical.

`Short-circuit RMS current for short-circuit iron losses` - Среднеквадратичный ток короткого замыкания для потерь железа короткого замыкания
`95` `A` (по умолчанию)

Результирующий среднеквадратичный ток короткого замыкания при измерении потерь короткого замыкания.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss в значение Empirical.

Механический

`Rotor inertia` - Инерция ротора
`0.01` `kg*m^2` (по умолчанию)

Инерция ротора, присоединенного к механическому поступательному порту R. Значение может быть равно нулю.

`Rotor damping` - Демпфирование ротора
`0` `N*m/(rad/s)` (по умолчанию)

Ротационное демпфирование.

Температурная зависимость

Эти параметры отображаются только для блоков с открытыми тепловыми портами. Дополнительные сведения см. в разделе Тепловые порты.

`Measurement temperature` - Температура измерения
`298.15` `K` (по умолчанию)

Температура, для которой указаны параметры двигателя.

`Resistance temperature coefficient` - Температурный коэффициент сопротивления
`3.93e-3` `1/K` (по умолчанию)

Коэффициент α в уравнении, связывающем сопротивление с температурой, как описано в Тепловой модели для блоков привода. Значение по умолчанию - медь.

`Permanent magnet flux temperature coefficient` - Температурный коэффициент потока постоянного магнита
`-0.001` `1/K` (по умолчанию)

Дробная скорость изменения плотности потока постоянного магнита с температурой. Он используется для линейного уменьшения крутящего момента и индуцированной обратной ЭДС по мере повышения температуры.

Тепловой порт

`Thermal mass for each stator winding` - Тепловая масса для каждой обмотки статора
`100` `J/K` (по умолчанию)

Значение тепловой массы для обмоток A, B и C. Тепловая масса - это энергия, необходимая для повышения температуры на один градус.

`Rotor thermal mass` - Тепловая масса ротора
`200` `J/K` (по умолчанию)

Тепловая масса ротора, то есть энергия, необходимая для повышения температуры ротора на один градус.

`Percentage of main flux path iron losses associated with the rotor` - Процент потерь железа главного тракта потока, связанных с ротором
`90` (по умолчанию)

Процент потерь железа в основном тракте потока, связанных с магнитным трактом через ротор. Он определяет, какая часть нагрева с потерями железа относится к тепловому порту HR ротора, а какая - к трем тепловым портам HA, HB и HC обмотки.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss в значение Empirical.

`Percentage of cross-tooth flux path iron losses associated with the rotor` - Процент потерь железа на пути поперечного потока зубьев, связанных с ротором
`30` (по умолчанию)

Процент потерь железа на пути поперечного потока зубьев, связанных с магнитным путем через ротор. Он определяет, какая часть нагрева с потерями железа относится к тепловому порту HR ротора, а какая - к трем тепловым портам HA, HB и HC обмотки.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss в значение Empirical.

Примеры модели

Управление скоростью BLDC

Управление частотой вращения ротора в электроприводе BLDC. Идеальный источник крутящего момента обеспечивает нагрузку. Подсистема управления использует каскадную структуру управления на основе PI с внешним контуром управления скоростью и внутренним контуром управления напряжением линии постоянного тока. Напряжение на линии постоянного тока регулируется с помощью преобразователя напряжения постоянного тока. Питание BLDC осуществляется управляемым трехфазным инвертором. Сигналы затвора для инвертора получают из сигналов Холла. При моделировании используются шаги скорости. Подсистема «Области» содержит области, которые позволяют просматривать результаты моделирования.

BLDC Position Control with Thermal Model

Контроль положения BLDC с помощью тепловой модели

Управление углом поворота ротора в электроприводе BLDC. BLDC включает в себя тепловую модель и эмпирические потери железа. Идеальный источник крутящего момента обеспечивает нагрузку. Подсистема управления использует каскадную структуру управления на основе PI с тремя контурами управления: контуром управления внешним положением, контуром управления скоростью и внутренним контуром управления током. Питание BLDC осуществляется управляемым трехфазным инвертором. Сигналы затвора для инвертора получают из сигналов Холла. При моделировании используются ссылки на шаги. Начальная температура обмоток статора и ротора установлена на 25 градусов Цельсия. Температура окружающей среды составляет 27 градусов Цельсия. Подсистема «Области» содержит области, которые позволяют просматривать результаты моделирования.

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.

[3] Меллер, П. Х., Р. Вробель и Д. Холлидей. «Вычислительно эффективная модель потерь железа для бесщеточных машин переменного тока, которая обеспечивает номинальный поток и ослабленную работу в полевых условиях». Конференция по электрическим машинам и приводам IEEE. Май 2009 года.

Расширенные возможности

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

См. также

Представлен в R2013b

Документация

BLDC

Описание

Конструкция двигателя

Трапециевидная скорость изменения потока

Электрические определяющие уравнения

Упрощенные уравнения

Расчет потерь железа

Тепловые порты

Переменные

Порты

Сохранение

~ - Трехфазный порт электрический

n - Нейтральная фаза электрический

Зависимости

R - Ротор двигателя механический

C - Корпус двигателя механический

HA - Тепловой порт обмотки A тепловой

HB - Тепловой порт обмотки B тепловой

HC - Тепловой порт обмотки C тепловой

HR - Тепловой порт ротора тепловой

Параметры

Ротор

Winding type - Конфигурация обмоток Wye-wound (по умолчанию) | Delta-wound

Maximum permanent magnet flux linkage - Максимальная связь постоянного магнитного потока 0.03 Wb (по умолчанию)

Зависимости

Rotor angle over which back emf is constant - Угол ротора, над которым обратная эдс постоянна pi / 12 rad (по умолчанию)

Зависимости

Maximum rotor-induced back emf - Максимальная обратная ЭДС, индуцированная ротором 9.6 V (по умолчанию)

Зависимости

Rotor-induced back emf - Обратная ЭДС, индуцированная ротором [0, -9.6, -9.6, 9.6, 9.6, 0] V (по умолчанию)

Зависимости

Flux linkage partial derivative with respect to rotor angle - Частная производная связи флюса по углу ротора [0, -.1528, -.1528, .1528, .1528, 0] Wb/rad (по умолчанию)

Corresponding rotor angles - Соответствующие углы ротора [0, 7.5, 22.5, 37.5, 52.5, 60] deg (по умолчанию)

Зависимости

Rotor speed used for back emf measurement - Частота вращения ротора, используемая для обратного измерения ЭДС 600 rpm (по умолчанию)

Зависимости

Number of pole pairs - Количество пар полюсов 6 (по умолчанию)

Rotor angle definition - Контрольная точка для измерения угла ротора Angle between the a-phase magnetic axis and the d-axis (по умолчанию) | Angle between the a-phase magnetic axis and the q-axis

Статор

Modeling fidelity - Точность моделирования Constant Ld and Lq (по умолчанию) | Tabulated Ld and Lq

Зависимости

Stator parameterization - Параметризация статора Specify Ld, Lq, and L0 (по умолчанию) | Specify Ls, Lm, and Ms

Stator d-axis inductance, Ld - Индуктивность d-оси статора 0.00022 H (по умолчанию)

Зависимости

Stator q-axis inductance, Lq - Индуктивность по оси q статора 0.00022 H (по умолчанию)

Зависимости

Direct-axis current vector, iD - Вектор тока по прямой оси [-200, 0, 200] A (по умолчанию)

Зависимости

Quadrature-axis current vector, iQ - Вектор тока квадратурной оси [-200, 0, 200] A (по умолчанию)

Зависимости

Ld matrix, Ld(id,iq) - Матрица Ld 0.00022 * ones(3, 3) H (по умолчанию)

Зависимости

Lq matrix, Lq(id,iq) - Матрица Lq 0.00022 * ones(3, 3) H (по умолчанию)

Зависимости

Stator zero-sequence inductance, L0 - Индуктивность нулевой последовательности статора 0.00016 H (по умолчанию)

Зависимости

Stator self-inductance per phase, Ls - Самоиндуктивность статора на фазу 0.0002 H (по умолчанию)

Зависимости

Stator inductance fluctuation, Lm - флуктуация индуктивности статора 0 H (по умолчанию)

Зависимости

Stator mutual inductance, Ms - Взаимная индуктивность статора 0.00002 H (по умолчанию)

Зависимости

Stator resistance per phase, Rs - Сопротивление статора на фазу 0.013 Ohm (по умолчанию)

Zero sequence - Опция нулевой последовательности Include (по умолчанию) | Exclude

Зависимости

Железные потери

Iron-loss - Включить расчет потерь железа None (по умолчанию) | Empirical

Open-circuit iron losses, [P_hysteresis P_eddy P_excess] - Потери железа разомкнутого контура [0, 0, 0] W (по умолчанию)

Зависимости

Short-circuit iron losses, [P_hysteresis P_eddy P_excess] - Потери железа при коротком замыкании [0, 0, 0] W (по умолчанию)

Зависимости

Electrical frequency at which losses determined - Электрическая частота, при которой определяются потери 60 Hz (по умолчанию)

Зависимости

Short-circuit RMS current for short-circuit iron losses - Среднеквадратичный ток короткого замыкания для потерь железа короткого замыкания 95 A (по умолчанию)

Зависимости

Механический

Rotor inertia - Инерция ротора 0.01 kg*m^2 (по умолчанию)

Rotor damping - Демпфирование ротора 0 N*m/(rad/s) (по умолчанию)

Температурная зависимость

`~` - Трехфазный порт
электрический

`n` - Нейтральная фаза
электрический

`R` - Ротор двигателя
механический

`C` - Корпус двигателя
механический

`HA` - Тепловой порт обмотки A
тепловой

`HB` - Тепловой порт обмотки B
тепловой

`HC` - Тепловой порт обмотки C
тепловой

`HR` - Тепловой порт ротора
тепловой

`Winding type` - Конфигурация обмоток
`Wye-wound` (по умолчанию) | `Delta-wound`

`Maximum permanent magnet flux linkage` - Максимальная связь постоянного магнитного потока
`0.03` `Wb` (по умолчанию)

`Rotor angle over which back emf is constant` - Угол ротора, над которым обратная эдс постоянна
`pi / 12` `rad` (по умолчанию)

`Maximum rotor-induced back emf` - Максимальная обратная ЭДС, индуцированная ротором
`9.6` `V` (по умолчанию)

`Rotor-induced back emf` - Обратная ЭДС, индуцированная ротором
`[0, -9.6, -9.6, 9.6, 9.6, 0]` `V` (по умолчанию)

`Flux linkage partial derivative with respect to rotor angle` - Частная производная связи флюса по углу ротора
`[0, -.1528, -.1528, .1528, .1528, 0]` `Wb/rad` (по умолчанию)

`Corresponding rotor angles` - Соответствующие углы ротора
`[0, 7.5, 22.5, 37.5, 52.5, 60]` `deg` (по умолчанию)

`Rotor speed used for back emf measurement` - Частота вращения ротора, используемая для обратного измерения ЭДС
`600` `rpm` (по умолчанию)

`Number of pole pairs` - Количество пар полюсов
`6` (по умолчанию)

`Rotor angle definition` - Контрольная точка для измерения угла ротора
`Angle between the a-phase magnetic axis and the d-axis` (по умолчанию) | `Angle between the a-phase magnetic axis and the q-axis`

`Modeling fidelity` - Точность моделирования
`Constant Ld and Lq` (по умолчанию) | `Tabulated Ld and Lq`

`Stator parameterization` - Параметризация статора
`Specify Ld, Lq, and L0` (по умолчанию) | `Specify Ls, Lm, and Ms`

`Stator d-axis inductance, Ld` - Индуктивность d-оси статора
`0.00022` `H` (по умолчанию)

`Stator q-axis inductance, Lq` - Индуктивность по оси q статора
`0.00022` `H` (по умолчанию)

`Direct-axis current vector, iD` - Вектор тока по прямой оси
`[-200, 0, 200]` `A` (по умолчанию)

`Quadrature-axis current vector, iQ` - Вектор тока квадратурной оси
`[-200, 0, 200]` `A` (по умолчанию)

`Ld matrix, Ld(id,iq)` - Матрица Ld
`0.00022 * ones(3, 3)` `H` (по умолчанию)

`Lq matrix, Lq(id,iq)` - Матрица Lq
`0.00022 * ones(3, 3)` `H` (по умолчанию)

`Stator zero-sequence inductance, L0` - Индуктивность нулевой последовательности статора
`0.00016` `H` (по умолчанию)

`Stator self-inductance per phase, Ls` - Самоиндуктивность статора на фазу
`0.0002` `H` (по умолчанию)

`Stator inductance fluctuation, Lm` - флуктуация индуктивности статора
`0` `H` (по умолчанию)

`Stator mutual inductance, Ms` - Взаимная индуктивность статора
`0.00002` `H` (по умолчанию)

`Stator resistance per phase, Rs` - Сопротивление статора на фазу
`0.013` `Ohm` (по умолчанию)

`Zero sequence` - Опция нулевой последовательности
`Include` (по умолчанию) | `Exclude`

`Iron-loss` - Включить расчет потерь железа
`None` (по умолчанию) | `Empirical`

`Open-circuit iron losses, [P_hysteresis P_eddy P_excess]` - Потери железа разомкнутого контура
`[0, 0, 0]` `W` (по умолчанию)

`Short-circuit iron losses, [P_hysteresis P_eddy P_excess]` - Потери железа при коротком замыкании
`[0, 0, 0]` `W` (по умолчанию)

`Electrical frequency at which losses determined` - Электрическая частота, при которой определяются потери
`60` `Hz` (по умолчанию)

`Short-circuit RMS current for short-circuit iron losses` - Среднеквадратичный ток короткого замыкания для потерь железа короткого замыкания
`95` `A` (по умолчанию)

`Rotor inertia` - Инерция ротора
`0.01` `kg*m^2` (по умолчанию)

`Rotor damping` - Демпфирование ротора
`0` `N*m/(rad/s)` (по умолчанию)

`Measurement temperature` - Температура измерения
`298.15` `K` (по умолчанию)

`Resistance temperature coefficient` - Температурный коэффициент сопротивления
`3.93e-3` `1/K` (по умолчанию)

`Permanent magnet flux temperature coefficient` - Температурный коэффициент потока постоянного магнита
`-0.001` `1/K` (по умолчанию)

`Thermal mass for each stator winding` - Тепловая масса для каждой обмотки статора
`100` `J/K` (по умолчанию)

`Rotor thermal mass` - Тепловая масса ротора
`200` `J/K` (по умолчанию)

`Percentage of main flux path iron losses associated with the rotor` - Процент потерь железа главного тракта потока, связанных с ротором
`90` (по умолчанию)

`Percentage of cross-tooth flux path iron losses associated with the rotor` - Процент потерь железа на пути поперечного потока зубьев, связанных с ротором
`30` (по умолчанию)

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