exponenta event banner

Намотанный ротор индукционной машины

Намоточно-роторная индукционная машина с параметризацией по блокам или СИ

  • Библиотека:
  • Simscape/Электрические/Электромеханические/Асинхронные

  • Induction Machine Wound Rotor block

Описание

Блок намотанного ротора индукционной машины моделирует асинхронную машину намотанного ротора с фундаментальными параметрами, выраженными в единицах измерения или в Международной системе единиц измерения (СИ). Асинхронная машина с намотанным ротором является типом индукционной машины. Все соединения статора и ротора доступны на блоке. Поэтому режимы мягкого запуска можно моделировать с помощью переключения между конфигурациями wye и delta или путем увеличения сопротивления ротора. Если доступ к обмоткам ротора не требуется, используйте вместо этого блок индукционной машины Squirrel Cage.

Подключите порт ~ 1 к трехфазной цепи. Для подключения статора в дельта-конфигурации подключите блок фазовой перестановки между портами ~ 1 и ~ 2. Для подключения статора в конфигурации wye подключите порт ~ 2 к заземленному нейтральному блоку или плавающему нейтральному блоку. Если изменение сопротивления ротора не требуется, подключите порт ротора ~ 1r 'к плавающему нейтральному блоку, а порт ротора ~ 2r' к заземленному нейтральному блоку.

Цепь ротора относится к статору. Поэтому при использовании блока в цепи следует обращаться к статору с любыми дополнительными параметрами цепи.

Инициализация индукционной машины с использованием целевых значений нагрузки-потока

Если блок находится в сети, совместимой с режимом моделирования частоты и времени, можно выполнить анализ потока нагрузки в сети. Анализ потока нагрузки предоставляет установившиеся значения, которые можно использовать для инициализации машины.

Дополнительные сведения см. в разделе Выполнение анализа нагрузки-потока с использованием режима моделирования Simscape Electrical, частоты и времени. Пример инициализации асинхронной машины с использованием данных анализа потока нагрузки см. в разделе Инициализация асинхронного двигателя с загрузочным потоком.

Уравнения

Для реализации СИ блок преобразует введенные значения СИ в значения на единицу для моделирования. Преобразованные значения основаны на подключенной машине в конфигурации с дельта-обмоткой.

Для реализации на единицу измерения необходимо указать сопротивления и индуктивности на вкладке импедансов на основе подключенной машины в конфигурации с дельта-обмоткой.

Сведения о взаимосвязи между параметрами СИ и станка на единицу измерения см. в разделе Преобразование станка на единицу измерения. Сведения о параметризации по единицам измерения см. в разделе Система единиц измерения по единицам измерения.

Асинхронные машинные уравнения выражены относительно синхронного опорного кадра, определяемого

starte (t) =∫0t2πfrateddt,

где frated - значение параметра Номинальная электрическая частота.

Преобразование Park отображает уравнения статора на опорную рамку, которая неподвижна относительно номинальной электрической частоты. Преобразование Park определяется

Ps = 23 [cosunecos (starte 2ā3) cos (starte + 2ā3) sinü e sin (starte 2ā3) sin (starte + 2ā3) 121212],

где starte - электрический угол.

Уравнения ротора отображают на другую опорную рамку, определяемую разностью между электрическим углом и произведением угла, и числом пар полюсов N:

Пр = 23 [cos (starte Nstartr) cos (starte N, r 2.d3) cos (starte N, r + 2security3) sin (starte N, r) sin (starte −, r − 2security3) − sin (starte − N, r + 2security3) 121212].

Преобразование Park используется для определения уравнений асинхронной машины на единицу измерения. Уравнения напряжения статора определяются

vds = 1ü basedstartdsddt startλ qs + Rsids,

vqs = 1, based,

и

v0s=1ωbasedψ0sdt+Rsi0s,

где:

  • vds, vqs и v0s - напряжения статора d-оси, q-оси и нулевой последовательности, определяемые

    [vdsvqsv0s] = Ps [vavbvc].

    va, vb и vc - напряжения статора на портах ~ 1 и ~ 2.

  • λ base - базовая электрическая скорость на единицу.

  • В качестве передаточных звеньев статора с d-осью, q-осью и нулевой последовательностью используются δ ds, λ qs и λ 0s.

  • Rs - сопротивление статора.

  • ids, iqs и is - токи статора d-оси, q-оси и нулевой последовательности, определяемые

    [idsiqsi0s] = Ps [iaibic].

    ia, ib и ic - токи статора, протекающие от порта ~ 1 к порту ~ 2.

Уравнения напряжения ротора определяются

vdr=1ωbasedψdrdt− (ω−ωr) ψqr+Rrdidr,

vqr = 1ü basedstartqrdt + (λ startr),

и

v0r=1ωbasedψ0rdt+Rrdi0s,

где:

  • vdr, vqr и v0r - напряжения ротора d-оси, q-оси и нулевой последовательности, определяемые

    [vdrvqrv0r] = Pr [varvbrvcr].

    var, vbr и vcr - напряжения ротора на портах ~ 1r~ 2r'.

  • δ dr, λ qr и λ 0r - связи потока ротора с d-осью, q-осью и нулевой последовательностью.

  • λ - синхронная скорость на единицу. Для синхронного опорного кадра значение равно 1.

  • startr - скорость механического вращения на единицу измерения.

  • Rrd - сопротивление ротора, относящееся к статору.

  • idr, iqr и i0r - токи ротора d-оси, q-оси и нулевой последовательности, определяемые

    [idriqri0r] = Pr [iaribricr].

    iar, ibr и icr - токи ротора, протекающие от порта ~ 1r 'к порту ~ 2r'.

Уравнения связи статорного потока определяются

startds = Lssids + Lmidr,

λ qs = Lssiqs + Lmiqr,

и

ψ0s=Lssi0s,

где Ls - самоиндукция статора, а Lm - намагничивающая индуктивность.

Уравнения связи потока ротора определяются

startdr = Lrrdidr + Lmids

startqr = Lrrdiqr + Lmiqs,

и

ψ0r=Lrrdi0r,

где Lrrd - самоиндуктивность ротора, относящаяся к статору.

Крутящий момент ротора определяется

T = ψdsiqs−ψqsids.

Самоиндуктивность Lss статора, индуктивность Lls утечки статора и индуктивность Lm намагничивания связаны между собой

Lss = Lls + Lm.

Самоиндуктивность ротора Lrrd, индуктивность утечки ротора Llrd и индуктивность намагничивания Lm связаны между собой

Lrrd = Llrd + Lm.

Когда предусмотрена кривая насыщения, уравнения для определения насыщенной намагничивающей индуктивности как функции намагничивающего потока являются:

Lm_sat=f (λ м)

λ m = λ дм2 + λ qm2

При отсутствии насыщения уравнение уменьшается до

Lm_sat=Lm

Параметры печати и отображения

Операции печати и отображения можно выполнять с помощью меню «Electrical» в контекстном меню блока.

Щелкните правой кнопкой мыши блок и в меню «Электрооборудование» выберите один из следующих вариантов:

  • Отобразить базовые значения (Display Base Values) - отображение базовых значений на единицу оборудования в окне команд MATLAB ®.

  • График скорости крутящего момента (SI) - график зависимости крутящего момента от скорости, измеренной в единицах СИ, в окне изображения MATLAB с использованием текущих параметров машины.

  • График скорости крутящего момента (pu) - график зависимости крутящего момента от скорости, измеренной в единицах измерения, в окне изображения MATLAB с использованием текущих параметров машины.

  • График насыщения разомкнутой цепи (Plot Open-Circuit Saturation) - график зависимости напряжения на клеммах от тока линии без нагрузки в каждом блоке в окне рисунка MATLAB. Сюжет содержит три следа:

    • Ненасыщенный - статорная намагничивающая индуктивность (ненасыщенная).

    • Насыщенный - заданная таблица поиска по разомкнутой цепи (v против i).

    • Производная - таблица поиска по разомкнутой цепи, полученная из указанной таблицы поиска по разомкнутой цепи на единицу (v против i). Эти данные используются для расчета индуктивности насыщенного намагничивания, Lm_sat, и коэффициента насыщения, Ks, в зависимости от характеристик связи магнитного потока.

  • Коэффициент насыщения графика (Plot Saturation Factor) - коэффициент насыщения графика, Ks, в зависимости от связи магнитного потока, в окне изображения MATLAB с использованием параметров машины. Этот параметр является производным от других заданных параметров:

    • Данные насыщения тока линии без нагрузки, i

    • Данные насыщения напряжения на клеммах, в

    • Индуктивность утечки, Lls

  • График насыщенной индуктивности - график намагничивающей индуктивности, Lm_sat, по сравнению с магнитным потоком в окне изображения MATLAB с использованием параметров машины. Этот параметр является производным от других заданных параметров:

    • Данные насыщения тока линии без нагрузки, i

    • Данные насыщения напряжения на клеммах, в

    • Индуктивность утечки, Lls

Для реализации SI v находится в V (фаза-фаза RMS) и i находится в A (среднеквадратичное значение).

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.

Тип переменных, отображаемых в параметрах «Переменные», зависит от метода инициализации, выбранного в разделе «Основные параметры» для параметра параметра «Инициализация». Чтобы задать целевые значения с помощью:

  • Переменные потока (Flux variables) - задайте для параметра опции Инициализация (Initialization Set targets for flux variables.

  • Данные анализа потока нагрузки - задайте для параметра опции инициализации значение Set targets for load flow variables.

При выборе Set targets for load flow variables, чтобы полностью указать начальное условие, необходимо включить ограничение инициализации в виде целевого значения с высоким приоритетом. Например, если индукционная машина соединена с блоком инерции, начальное условие индукционной машины полностью задается, если в настройках переменных блока инерции для параметра Приоритет для скорости вращения задано значение High. Кроме того, можно установить для параметра Priority значение None для скорости вращения блока инерции и вместо этого установить приоритет для блока индукционной машины проскальзывание, реальная генерируемая мощность или потребляемая механическая мощность в High.

Порты

Продукция

развернуть все

Порт вектора физического сигнала, связанный с измерениями на единицу оборудования. Векторными элементами являются:

  • pu_torque

  • pu_velocity

  • pu_vds

  • pu_vqs

  • pu_v0s

  • pu_ids

  • pu_iqs

  • pu_i0s

Сохранение

развернуть все

Механическое отверстие для сохранения вращения, связанное с ротором машины.

Механическое поворотное защитное отверстие, связанное с корпусом машины.

Расширяемый трехфазный порт, связанный с положительными концевыми соединениями статора.

Расширяемый трехфазный порт, связанный с отрицательными концевыми соединениями статора.

Расширяемый трехфазный порт, связанный с положительными концевыми соединениями ротора.

Расширяемый трехфазный порт, связанный с отрицательными концевыми соединениями ротора.

Параметры

развернуть все

Все значения параметров по умолчанию основаны на конфигурации дельта-обмотки машины.

Главный

Номинальная кажущаяся мощность индукционной машины.

Среднеквадратичное напряжение линии.

Номинальная электрическая частота, соответствующая номинальной кажущейся мощности.

Количество пар полюсов машины.

Система единиц измерения для параметризации блока. Выберите между SIмеждународной системы единиц, и Per unit, система на единицу измерения.

Зависимости

Выбор:

  • SI отображает параметры SI в настройках импедансов и насыщения.

  • Per unit отображает параметры единицы измерения в настройках Импедансы (Impedances) и Насыщенность (Saturation).

Модель нулевой последовательности:

  • Include - Расставить приоритеты верности модели. Ошибка возникает при включении терминов нулевой последовательности для моделирования, использующих решатель секционирования. Дополнительные сведения см. в разделе Увеличение скорости моделирования с помощью решателя секционирования.

  • Exclude - Определение приоритетов скорости моделирования для моделирования рабочего стола или развертывания в режиме реального времени.

Зависимости

Если для этого параметра установлено значение:

  • Include и Параметризация установлена в SI - Реактивное сопротивление нулевой последовательности статора, X0 параметр в настройках импедансов виден.

  • Include и Параметризация установлена в Per unit - В настройках импедансов отображается параметр индуктивности нулевой последовательности статора, L0 (pu).

  • Exclude - Параметр нулевой последовательности статора в настройках импедансов не виден.

Метод инициализации. Можно инициализировать машину для стационарного моделирования, используя либо данные потока, либо данные анализа потока нагрузки.

При выборе Set targets for load flow variables, чтобы полностью указать начальное условие, необходимо включить ограничение инициализации в виде целевого значения с высоким приоритетом. Например, если индукционная машина соединена с блоком инерции, начальное условие индукционной машины полностью задается, если в настройках переменных блока инерции для параметра Приоритет для скорости вращения задано значение High. Кроме того, можно установить для параметра Priority значение None для скорости вращения блока инерции и вместо этого установить приоритет для блока индукционной машины проскальзывание, реальная генерируемая мощность или потребляемая механическая мощность в High.

Зависимости

Тип переменных, отображаемых в параметрах «Переменные», зависит от метода инициализации, выбранного в разделе «Основные параметры» для параметра параметра «Инициализация». Чтобы задать целевые значения с помощью:

  • Переменные потока (Flux variables) - задайте для параметра опции Инициализация (Initialization) значение Set targets for flux variables.

  • Данные анализа потока нагрузки - задайте для параметра опции инициализации значение Set targets for load flow variables.

Импедансы

Для параметра «Единица параметризации» в разделе «Основные параметры» выберите SI для отображения параметров СИ или Per unit для предоставления параметров по единицам измерения.

Сопротивление статора.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра «Единица параметризации» в параметре «Главная» задано значение SI.

Реактивное сопротивление утечке статора.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра «Единица параметризации» в параметре «Главная» задано значение SI.

Сопротивление ротора относится к статору.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра «Единица параметризации» в параметре «Главная» задано значение SI.

Реактивность утечки ротора относится к статору.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра «Единица параметризации» в параметре «Главная» задано значение SI.

Намагничивающее реактивное сопротивление.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра «Единица параметризации» в параметре «Главная» задано значение SI.

Реактивное сопротивление нулевой последовательности статора.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра «Единица параметризации» в параметре «Главная» задано значение SI.

Сопротивление статора на блок.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра «Единица параметризации» в параметре «Главная» задано значение Per unit.

Индуктивность утечки статора на блок.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра «Единица параметризации» в параметре «Главная» задано значение Per unit.

Сопротивление ротора блока относится к статору.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра «Единица параметризации» в параметре «Главная» задано значение Per unit.

Индуктивность утечки ротора на блок относится к статору.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра «Единица параметризации» в параметре «Главная» задано значение Per unit.

Поблочная намагничивающая индуктивность, то есть пиковое значение взаимной индуктивности статор-ротор.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра «Единица параметризации» в параметре «Главная» задано значение Per unit.

Индуктивность нулевой последовательности статора на блок.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если в разделе «Основные параметры» для параметра «Единица параметризации» установлено значение Per unit и параметр Zero sequence имеет значение Include.

Насыщенность

Для параметра «Единица параметризации» в разделе «Основные параметры» выберите SI для отображения параметров СИ или Per unit для предоставления параметров по единицам измерения.

Характеристика насыщения основана на подключенной машине в конфигурации с дельта-обмоткой.

Представление магнитного насыщения блока.

Зависимости

Если для этого параметра установлено значение Open-circuit lookup table (v versus i), отображаются связанные параметры.

Данные тока i заполняют таблицу сравнения напряжения v с током поля i. Этот параметр должен содержать вектор, содержащий не менее 10 элементов.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра представления магнитного насыщения установлено значение Open-circuit lookup table (v versus i) и в разделе «Основные параметры» для параметра «Единица параметризации» установлено значение SI.

Данные напряжения v на клемме заполняют таблицу преобразования напряжения v по отношению к току i. Этот параметр должен содержать вектор, содержащий не менее 10 элементов. Количество элементов должно совпадать с количеством элементов в векторе для текущего параметра насыщения линии без нагрузки, i (среднеквадратичное значение).

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра представления магнитного насыщения установлено значение Open-circuit lookup table (v versus i) и в разделе «Основные параметры» для параметра «Единица параметризации» установлено значение SI.

Данные тока i заполняют таблицу сравнения напряжения v с током поля i. Этот параметр должен содержать вектор, содержащий не менее 10 элементов.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра представления магнитного насыщения установлено значение Open-circuit lookup table (v versus i) и в разделе «Основные параметры» для параметра «Единица параметризации» установлено значение Per unit.

Данные напряжения v на клемме заполняют таблицу преобразования напряжения v по отношению к току i. Этот параметр должен содержать вектор, содержащий не менее 10 элементов. Количество элементов должно совпадать с количеством элементов в векторе для текущих данных насыщения линии на единицу без нагрузки, параметр i.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра представления магнитного насыщения установлено значение Open-circuit lookup table (v versus i) и в разделе «Основные параметры» для параметра «Единица параметризации» установлено значение Per unit.

Вопросы совместимости

развернуть все

В R2020a изменилось поведение

Ссылки

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

[2] Лышевский, С. Е. Электромеханические системы, электрические машины и прикладная мехатроника. Бока Ратон, ФЛ: КПР Пресс, 1999.

[3] Ojo, J. O., Consoli, A. и Lipo, T.A., «Усовершенствованная модель насыщенных индукционных машин», IEEE Transactions on Industry Applications. Том 26, № 2, стр. 212-221, 1990.

Расширенные возможности

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

.
Представлен в R2013b