Reduced Lundell Alternator

Редуцированный генератор Lundell (клешня с шестом) с внешним регулятором напряжения

Библиотека:
Блок-набор силовых агрегатов/накопитель энергии и вспомогательный привод/генератор переменного тока

Описание

Блок Reduced Lundell Alternator реализует редуцированный генератор Lundell (клешня с шестом) с внешним регулятором напряжения. Напряжение противоэлектродвижущей силы (ЭДС) пропорционально скорости входа и току возбуждения. Двигатель действует как крутящий момент источника для двигателя внутреннего сгорания.

Используйте блок Reduced Lundell Alternator:

Чтобы смоделировать автомобильную электрическую систему
В модели двигателя с передним приводом аксессуара (FEAD)

Вычисленный крутящий момент на валу мотора находится в противоположном направлении скорости вращения двигателя. Вы можете:

Настройте внешний регулятор напряжения на требуемую полосу пропускания. Ток статора и два диодных перепада уменьшают напряжение статора.
Отфильтруйте ток нагрузки до желаемой полосы пропускания. Ток нагрузки имеет меньшее насыщение 0 А.

Блок Reduced Lundell Alternator реализует уравнения для электрических, управляющих и механических систем, которые используют эти переменные.

Электрический

Чтобы вычислить напряжения, блок использует эти уравнения.

Вычисление	Уравнения
Выходное напряжение генератора тока	$v_{s} = K_{v} i_{f} ω - R_{s} i_{s} - 2 V_{d}$
Напряжение обмотки возбуждения	$v_{f} = R_{f} i_{f} + L_{f} \frac{d i_{f}}{d t}$

Контроль

Контроллер не принимает никакого сопротивления или падения напряжения.

Вычисление	Уравнения
Преобразование напряжения обмотки возбуждения	$V_{f} (s) = R_{f} I_{f} (s) + s L_{f} I_{f} (s)$
Преобразование тока обмотки возбуждения	$I_{f} (s) = \frac{V_{f} (s)}{(R_{f} + s L_{f})}$
Разомкнутый контур электрической передаточной функции	$G (s) = \frac{V_{s} (s)}{V_{f} (s)} = \frac{K_{v} ω}{(R_{f} + s L_{f})}$
Передаточная функция регулятора напряжения разомкнутого контура	$G_{C} (s) = \frac{V_{f} (s)}{V r e f (s)}$
Передаточная функция замкнутого цикла	$T (s) = \frac{G (s) G c (s)}{1 + G (s) G c (s)}$
Проектирование контроллера замкнутого цикла	$T (s) = \frac{1}{τ s + 1} \to G (s) G c (s) = \frac{1}{τ s}$ $G_{C} (s) = K_{g} (K_{p} + \frac{K_{i}}{s})$ $G (s) G_{C} (s) = \frac{K_{v} ω}{(R_{f} + s L_{f})} K_{g} (K_{p} + \frac{K_{i}}{s})$ $K_{p} = L_{f}, K_{i} = R_{f}, a n d K_{g} = \frac{2 π f}{K_{v} ω}$

Механический

Чтобы вычислить крутящие моменты, блок использует эти уравнения.

Вычисление	Уравнения
Электрический крутящий момент	$τ_{e l e c} = (K_{v} i_{f} ω) i_{l o a d}$
Фрикционный крутящий момент	$τ_{f r i c t i o n} = K_{b} ω$
Крутящий момент ветра	$τ_{w i n d a g e} = K_{w} ω^{2}$
Крутящий момент при запуске	$τ_{s t a r t} = K_{c}$ когда $ω = 0$
Крутящий момент на валу мотора	$τ_{m e c h} = τ_{e l e c} + τ_{f r i c t i o n} + τ_{w i n d a g e} + τ_{s t a r t}$

Учет степени

Для учета степени, блок реализует эти уравнения.

Сигнал шины			Описание	Переменная	Уравнения
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd` - Степень между блоками Положительные сигналы указывают на поток в блок Отрицательные сигналы указывают на выход из блока	`PwrMtr`	Механическая степень	_Pmot	$P_{m o t} = ω τ_{m e c h}$
		`PwrBus`	Электрическая степень	_Pbus	$P_{b u s} = - v_{s} i_{l o a d}$
	`PwrNotTrnsfrd` - Степень через контур блока, но не переданный Положительные сигналы указывают на вход Отрицательные сигналы указывают на потерю	`PwrLoss`	Степени мотора	_Ploss	$P_{l o s s} = - (P_{m o t} + P_{b u s} - P_{i n d})$
	`PwrStored` - Сохраненная скорость изменения энергии Положительные сигналы указывают на увеличение Отрицательные сигналы указывают на уменьшение	`PwrInd`	Потери электрической обмотки	_Pind	$P_{i n d} = L_{f} i_{f} \frac{d i_{f}}{d t}$

В уравнениях используются эти переменные.

_vref	Команда выходного напряжения генератора тока
_vf	Напряжение обмотки возбуждения
_if	Ток обмотки возбуждения
_is	Ток обмотки статора
_Vd	Падение диодного напряжения
_Rf	Сопротивление обмотки возбуждения
_Rs	Сопротивление обмотки статора
_Lf	Индуктивность обмотки возбуждения
_Kv	Постоянное напряжение
_Fv	Полоса пропускания регулятора напряжения
_Fc	Входная ширина фильтра тока
_Vfmax	Верхний предел насыщения управляющего напряжения
_Vfmin	Нижний предел насыщения напряжения управления полем
_Kc	Коэффициент трения Кулона
_Kb	Коэффициент вязкого трения
_Kw	Коэффициент ветви
ω	Угловая скорость вала мотора
_iload	Ток нагрузки генератора тока
_vs	Выходное напряжение генератора тока
_τmech, _Tmech	Крутящий момент на валу мотора

Порты

Исходные данные

расширить все

`RefVolt` - Команда выходного напряжения генератора переменного тока
`scalar`

Команда выходного напряжения генератора переменного тока, в В.

`AltSpd` - Угловая скорость
`scalar`

Входная угловая скорость вала мотора, в рад/с.

`LdCurr` - Ток нагрузки генератора переменного тока
`scalar`

Ток нагрузки генератора переменного тока, в А.

Не соединяйте порт с переменным током, который является постоянным значением. Блок использует ток нагрузки генератора в качестве тока обмотки статора, _is, чтобы определить напряжение генератора и крутящий момент двигателя. Если вы соединяете порт с номинальным током генератора, блок не моделирует динамический эффект изменения тока нагрузки на напряжение и крутящий момент двигателя.

Выход

расширить все

`Info` - Сигнал шины
автобус

Сигнал шины, содержащий эти вычисления блоков.

Сигнал			Описание	Модули
`FldVolt`			Напряжение обмотки возбуждения	A
`FldFlux`			Поток поля	Wb
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd`	`PwrMtr`	Механическая степень	W
	`PwrTrnsfrd`	`PwrBus`	Электрическая степень	W
	`PwrNotTrnsfrd`	`PwrLoss`	Степени мотора	W
	`PwrStored`	`PwrInd`	Потери электрической обмотки	W

`AltVolt` - Выходное напряжение генератора переменного тока
`scalar`

Выходное напряжение генератора переменного тока, в В.

`LdTrq` - Крутящий момент на валу мотора
`scalar`

Крутящий момент вала мотора, в Н· м.

Параметры

расширить все

Строение машины

`Voltage constant, Kv` - Константа
`.1` (по умолчанию) | `scalar`

Постоянное напряжение, в V/рад/с.

`Field winding resistance, Rf` - Сопротивление
`0.2` (по умолчанию) | `scalar`

Сопротивление обмотки возбуждения, ом.

`Field winding inductance, Lf` - Индуктивность
`0.002` (по умолчанию) | `scalar`

Индуктивность обмотки возбуждения, в Н.

`Stator winding resistance, Rs` - Сопротивление
`0.01` (по умолчанию) | `scalar`

Сопротивление обмотки статора, Ом.

`Diode voltage drop, Vd` - Напряжение
`0.7` (по умолчанию) | `scalar`

Перепад напряжения на диоде, в В.

Регулятор Напряжения

`Regulator bandwidth, Fv` - Пропускная способность
`2000` (по умолчанию) | `scalar`

Пропускная способность регулятора, в Гц.

`Current filter bandwidth, Fc` - Пропускная способность
`1000` (по умолчанию) | `scalar`

Текущая полоса пропускания фильтра, в Гц.

`Field voltage max, Vfmax` - Максимальное напряжение возбуждения
`100` (по умолчанию) | `scalar`

Максимальное напряжение возбуждения, в В.

`Field voltage min, Vfmin` - Минимальное напряжение возбуждения
`-100` (по умолчанию) | `scalar`

Минимальное напряжение возбуждения, в В.

Механические потери

`Coulomb friction, Kc` - Трение
`0` (по умолчанию) | `scalar`

Трение Кулона, в Н· м.

`Viscous friction, Kb` - Трение
`0` (по умолчанию) | `scalar`

Вязкое трение, в Н· м/рад/с.

`Windage, Kw` - Windage
`0` (по умолчанию) | `scalar`

Windage, в Н· м/рад²/ с².

Примеры моделей

Conventional Vehicle Reference Application

Обычные Транспортные средства Примера готовых узлов

Симулируйте полную модель транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания, коробкой передач и соответствующими алгоритмами управления силовым агрегатом. Используйте для анализа соответствия силового агрегата и выбора компонентов, проекта алгоритмов управления и диагностики и аппаратных средств в цикле (HIL) проверки.

Ссылки

[1] Krause, P. C. Анализ электрической техники. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1994.

Документация

Reduced Lundell Alternator

Описание

Электрический

Контроль

Механический

Учет степени

Порты

Исходные данные

`RefVolt` - Команда выходного напряжения генератора переменного тока
`scalar`

`AltSpd` - Угловая скорость
`scalar`

`LdCurr` - Ток нагрузки генератора переменного тока
`scalar`

Выход

`Info` - Сигнал шины
автобус

`AltVolt` - Выходное напряжение генератора переменного тока
`scalar`

`LdTrq` - Крутящий момент на валу мотора
`scalar`

Параметры

`Voltage constant, Kv` - Константа
`.1` (по умолчанию) | `scalar`

`Field winding resistance, Rf` - Сопротивление
`0.2` (по умолчанию) | `scalar`

`Field winding inductance, Lf` - Индуктивность
`0.002` (по умолчанию) | `scalar`

`Stator winding resistance, Rs` - Сопротивление
`0.01` (по умолчанию) | `scalar`

`Diode voltage drop, Vd` - Напряжение
`0.7` (по умолчанию) | `scalar`

`Regulator bandwidth, Fv` - Пропускная способность
`2000` (по умолчанию) | `scalar`

`Current filter bandwidth, Fc` - Пропускная способность
`1000` (по умолчанию) | `scalar`

`Field voltage max, Vfmax` - Максимальное напряжение возбуждения
`100` (по умолчанию) | `scalar`

`Field voltage min, Vfmin` - Минимальное напряжение возбуждения
`-100` (по умолчанию) | `scalar`

`Coulomb friction, Kc` - Трение
`0` (по умолчанию) | `scalar`

`Viscous friction, Kb` - Трение
`0` (по умолчанию) | `scalar`

`Windage, Kw` - Windage
`0` (по умолчанию) | `scalar`

Примеры моделей

Обычные Транспортные средства Примера готовых узлов

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Документация Powertrain Blockset

Поддержка

Документация

Reduced Lundell Alternator

Описание

Электрический

Контроль

Механический

Учет степени

Порты

Исходные данные

RefVolt - Команда выходного напряжения генератора переменного тока scalar

AltSpd - Угловая скорость scalar

LdCurr - Ток нагрузки генератора переменного тока scalar

Выход

Info - Сигнал шины автобус

AltVolt - Выходное напряжение генератора переменного тока scalar

LdTrq - Крутящий момент на валу мотора scalar

Параметры

Voltage constant, Kv - Константа .1 (по умолчанию) | scalar

Field winding resistance, Rf - Сопротивление 0.2 (по умолчанию) | scalar

Field winding inductance, Lf - Индуктивность 0.002 (по умолчанию) | scalar

Stator winding resistance, Rs - Сопротивление 0.01 (по умолчанию) | scalar

Diode voltage drop, Vd - Напряжение 0.7 (по умолчанию) | scalar

Regulator bandwidth, Fv - Пропускная способность 2000 (по умолчанию) | scalar

Current filter bandwidth, Fc - Пропускная способность 1000 (по умолчанию) | scalar

Field voltage max, Vfmax - Максимальное напряжение возбуждения 100 (по умолчанию) | scalar

Field voltage min, Vfmin - Минимальное напряжение возбуждения -100 (по умолчанию) | scalar

Coulomb friction, Kc - Трение 0 (по умолчанию) | scalar

Viscous friction, Kb - Трение 0 (по умолчанию) | scalar

Windage, Kw - Windage 0 (по умолчанию) | scalar

Примеры моделей

Обычные Транспортные средства Примера готовых узлов

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Документация Powertrain Blockset

Поддержка

`RefVolt` - Команда выходного напряжения генератора переменного тока
`scalar`

`AltSpd` - Угловая скорость
`scalar`

`LdCurr` - Ток нагрузки генератора переменного тока
`scalar`

`Info` - Сигнал шины
автобус

`AltVolt` - Выходное напряжение генератора переменного тока
`scalar`

`LdTrq` - Крутящий момент на валу мотора
`scalar`

`Voltage constant, Kv` - Константа
`.1` (по умолчанию) | `scalar`

`Field winding resistance, Rf` - Сопротивление
`0.2` (по умолчанию) | `scalar`

`Field winding inductance, Lf` - Индуктивность
`0.002` (по умолчанию) | `scalar`

`Stator winding resistance, Rs` - Сопротивление
`0.01` (по умолчанию) | `scalar`

`Diode voltage drop, Vd` - Напряжение
`0.7` (по умолчанию) | `scalar`

`Regulator bandwidth, Fv` - Пропускная способность
`2000` (по умолчанию) | `scalar`

`Current filter bandwidth, Fc` - Пропускная способность
`1000` (по умолчанию) | `scalar`

`Field voltage max, Vfmax` - Максимальное напряжение возбуждения
`100` (по умолчанию) | `scalar`

`Field voltage min, Vfmin` - Минимальное напряжение возбуждения
`-100` (по умолчанию) | `scalar`

`Coulomb friction, Kc` - Трение
`0` (по умолчанию) | `scalar`

`Viscous friction, Kb` - Трение
`0` (по умолчанию) | `scalar`

`Windage, Kw` - Windage
`0` (по умолчанию) | `scalar`

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®