Asynchronous Machine

Моделируйте динамику трехфазной асинхронной машины, также известной как асинхронная машина, в единицах СИ или pu

  • Библиотека:
  • Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Электрические Машины

  • Asynchronous Machine block

Описание

Блоки Asynchronous Machine SI Units и Asynchronous Machine pu Units реализуют трехфазную асинхронную машину (фазный ротор, беличья клетка или двойная беличья клетка), смоделированную в выбираемой dq системы координат (ротор, статор или синхронная). Обмотки статора и ротора соединены в соединениях с внутренней нейтральной точкой. Блок работает или в генераторе, или в моторном режиме. Режим работы диктует знак механического крутящего момента:

  • Если Tm положительно, машина действует как двигатель.

  • Если Tm отрицательно, машина действует как генератор.

Электрическая часть машины представлена моделью пространства состояний четвертого порядка (или шестого порядка для машины с двойной беличьей клеткой), а механическая часть - системой второго порядка. Все электрические переменные и параметры относятся к статору, который обозначается простыми знаками в следующих уравнениях машины. Все величины статора и ротора находятся в произвольной двухосевой системе отсчета (dq система координат). Используемые индексы определены в этой таблице.

Индекс

Определение

d

d -ось величины

q

q -ось величины

r

Количество ротора (фазный ротор или одинарная клетка)

r1

Количество ротора клетки 1 (двойная клетка)

r2

Количество ротора клетки 2 (двойная клетка)

s

Количество статора

l

Индуктивность утечек

m

Индуктивность намагничивания

Электрическая система машины с фазным ротором или ротором с обмоткой «беличья клетка»

<reservedrangesplaceholder7> qs = <reservedrangesplaceholder6> s <reservedrangesplaceholder5> qs + <reservedrangesplaceholder4> <reservedrangesplaceholder3> qs / dt + <reservedrangesplaceholder1> <reservedrangesplaceholder0> ds

<reservedrangesplaceholder7> ds = <reservedrangesplaceholder6> s <reservedrangesplaceholder5> ds + <reservedrangesplaceholder4> <reservedrangesplaceholder3> ds / dt - <reservedrangesplaceholder1> <reservedrangesplaceholder0> qs

<reservedrangesplaceholder8> qr = <reservedrangesplaceholder7> r <reservedrangesplaceholder6> qr + <reservedrangesplaceholder5> <reservedrangesplaceholder4> qr / dt + (ω - доктор <reservedrangesplaceholder1> r) <reservedrangesplaceholder0>

V' доктор = доктор <reservedrangesplaceholder7> r <reservedrangesplaceholder6> + доктор <reservedrangesplaceholder5> <reservedrangesplaceholder4> / dt - (ω - <reservedrangesplaceholder1> r) <reservedrangesplaceholder0> qr

T e = 1,5 p (φ ds i qs - φ qs i ds)

ω - Опорная система координат скорости вращения

ω r - Электрическая скорость вращения

φ qs = L s i qs + L m i' qr

φ ds = L s i ds + L m i' dr

φ' qr = L' r i' qr + L m i qs

φ' dr = L' r i' dr + L m i ds

L s = L ls + L m

L' r = L' lr + L m

Электрическая система машины с двойной беличьей клеткой

<reservedrangesplaceholder7> qs = <reservedrangesplaceholder6> s <reservedrangesplaceholder5> qs + <reservedrangesplaceholder4> <reservedrangesplaceholder3> qs / dt + <reservedrangesplaceholder1> <reservedrangesplaceholder0> ds

<reservedrangesplaceholder7> ds = <reservedrangesplaceholder6> s <reservedrangesplaceholder5> ds + <reservedrangesplaceholder4> <reservedrangesplaceholder3> ds / dt - <reservedrangesplaceholder1> <reservedrangesplaceholder0> qs

0 = R' r1 i' qr1 + d φ' qr1/ dt + (ω - ω r) φ' dr1

0 = R' r1 i' dr1 + d φ' dr1/ dt - (ω - ω r) φ' qr1

0 = R' r2 i' qr2 + d φ' qr2/ dt + (ω - ω r) φ' dr2

0 = <reservedrangesplaceholder7> r2 <reservedrangesplaceholder6> dr2 + <reservedrangesplaceholder5> <reservedrangesplaceholder4> dr2 / dt - (ω - <reservedrangesplaceholder1> r) <reservedrangesplaceholder0> qr2

T e = 1,5 p (φ ds i qs - φ qs i ds)

φ qs = L s i qs + L m (i' qr1 + i' qr2)

φ ds = L s i ds + L m (i' dr1 + i' dr2)

φ' qr1 = L' r1 i' qr1 + L м i qs

φ' dr1 = L' r1 i' dr1 + L m i ds

φ' qr2 = L' r2 i' qr2 + L м i qs

φ' dr2 = L' r2 i' dr2 + L m i ds

L s = L ls + L m

L' r1 = L' lr1 + L м

L' r2 = L' lr2 + L м

Механическая система

ddtωm=12H(TeFωmTm)ddtθm=ωm

В таблице определены Asynchronous Machine параметров блоков. Все величины относятся к статору.

Общие для всех моделей параметры

Определение 

R s, L ls

Сопротивление статора и индуктивность утечек

L м

Индуктивность намагничивания

L s

Общая индуктивность статора

V qs, i qs

q -ось напряжения статора и тока

V ds, i ds

d -ось напряжения статора и тока

ϕ qs, ϕ sqds

Потоки q статора -ось и d -ось

ω м

Скорость вращения ротора

Θ м

Угловое положение ротора

p

Количество пар полюсов

ω r

Электрическая скорость вращения (ωm × p)

Θ r

Электрическое угловое положение ротора (Θm × p)

T e

Электромагнитный крутящий момент

T м

Механический крутящий момент на валу

J

Комбинированный коэффициент инерции ротора и нагрузки. Установите значение бесконечности, чтобы симулировать заблокированный ротор.

H

Комбинированный ротор и постоянная инерция нагрузки. Установите значение бесконечности, чтобы симулировать заблокированный ротор.

F

Комбинированный ротор и нагрузка коэффициента вязкого трения

Параметры, характерные для одноклеточного или фазного ротора

Определение 

L 'r

Общая индуктивность ротора

R 'r, L' lr

Сопротивление ротора и индуктивность утечек

V 'qr, i' qr

q - ось ротора и ток

V 'dr, i' dr

d - ось ротора и ток

'qr,' dr

Потоки q ротора -ось и d ось

Параметры, характерные для ротора с двойной клеткой

Определение 

R 'r1, L' lr1

Сопротивление ротора и индуктивность утечек клетки 1

R 'r2, L' lr2

Сопротивление ротора и индуктивность утечек клетки 2

L 'r1, L' r2

Общая индуктивность ротора клеток 1 и 2

i 'qr1, i' qr2

q - ток ротора клеток 1 и 2

i 'dr1, i' dr2

d - ток ротора клеток 1 и 2

'qr1,' dr1

q -ось и d -ось потока ротора клетки 1

'qr2,' dr2

q -ось и d -ось потока ротора клетки 2

Допущения и ограничения

  • Блоки Asynchronous Machine не включают представление насыщения утечек. Будьте осторожны, когда вы соединяете идеальные источники со статором машины. Если вы принимаете решение поставить статор через трехфазный, соединенный в Y источник бесконечного напряжения, необходимо использовать три источника, подключенных в Y. Однако, если вы принимаете решение моделировать соединение источника дельты, необходимо использовать только два источника, соединенных последовательно.

  • Когда вы используете Asynchronous Machine блоки в дискретных системах, вам, возможно, придется соединить небольшую паразитную резистивную нагрузку на клеммах машины, чтобы избежать численных колебаний. Большие шаги расчета требуют больших нагрузок. Оптимальная резистивная нагрузка пропорциональна шагу расчета. С временным шагом 25 мкс в системе 60 Гц минимальная нагрузка составляет приблизительно 2,5% номинальной степени машины. Для примера асинхронная машина 200 MVA в степень системе, дискретизированная с шагом расчета 50 мкс, требует приблизительно 5% сопротивления или 10 МВт. Если шаг расчета уменьшается до 20 мкс, достаточна резистивная нагрузка 4 МВт.

Порты

Терминалы статора блоков Asynchronous Machine идентифицируются буквами A, B и C. Выводы ротора идентифицируются буквами a, b и c. Нейтральные связи обмотки статора и ротора недоступны. Приняты трехпроводные соединения Y.

Вход

расширить все

Механический крутящий момент на валу машины, заданный как скаляр. Когда вход положительный, асинхронная машина ведет себя как двигатель. Когда вход отрицателен, асинхронная машина ведет себя как генератор.

Когда вы используете блок Asynchronous Machine SI Units, вход является сигналом в N.M. Когда вы используете блок Asynchronous Machine pu Units, вход является сигналом в pu.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, на вкладке Configuration установите параметр Mechanical input равным Torque Tm.

Скорость машины в рад/с (для блока Asynchronous Machine SI Units) или в pu (для блока Asynchronous Machine pu Units), заданная как скаляр.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, на вкладке Configuration установите параметр Mechanical input равным Speed w.

Выход

расширить все

Сигналы измерения, возвращенные как вектор. Можно демультиплексировать эти сигналы с помощью блока Bus Selector. Модули указаны в единицах СИ или pu, в зависимости от того, используете ли вы блок Asynchronous Machine SI Units или Asynchronous Machine pu Units. Сигналы ротора клетки 2 возвращают сигнал null, когда параметр Rotor type на вкладке Configuration установлен в Wound или Squirrel-cage.

Имя

Определение

Модули

iar

Ток ротора ir_a

A или pu

ibr

Ток ротора ir_b

A или pu

icr

Ток ротора ir_c

A или pu

iqr

Ток ротора iq

A или pu

idr

Ток ротора, id

A или pu

phiqr

Коэффициент потока phir_q

V.s или pu

phidr

Коэффициент потока phir_d

V.s или pu

vqr

Напряжение ротора Vr_q

V или pu

vdr

Напряжение ротора Vr_d

V или pu

iar2

Ток ротора клетки 2 ir_a

A или pu

ibr2

Ток ротора клетки 2 ir_b

A или pu

icr2

Ток ротора клетки 2 ir_c

A или pu

iqr2

Cage 2 тока ротора iq

A или pu

idr2

Cage 2, ток ротора id

A или pu

phiqr2

Коэффициент потока ротора Cage 2 phir_q

V.s или pu

phidr2

Коэффициент потока ротора Cage 2 phir_d

V.s или pu

МСФО

Ток статора is_a

A или pu

ibs

Ток статора is_b

A или pu

ics

Ток статора is_c

A или pu

IQ

Ток статора is_q

A или pu

ids

Ток статора is_d

A или pu

phiqs

Потоки статора phis_q

V.s или pu

phids

Потоки статора phis_d

V.s или pu

vqs

Напряжение статора vs_q

V или pu

vds

Напряжение статора vs_d

V или pu

w

Скорость ротора

рад/с

Те

Электромагнитный крутящий момент Te

N.m или pu

theta

Угол тетама ротора

рад

Сохранение

расширить все

Специализированный электрический порт сопоставлен с клеммой статора фазы А.

Специализированный электрический порт сопоставлен с клеммой статора фазы B.

Специализированный электрический порт сопоставлен с клеммой статора фазы С.

Специализированный электрический порт сопоставлен с фазой клеммы ротора.

Зависимости

Этот порт применяется только к блоку Asynchronous Machine SI Units.

Специализированный электрический порт сопоставлен с клеммой ротора фазы b.

Зависимости

Этот порт применяется только к блоку Asynchronous Machine SI Units.

Специализированный электрический порт сопоставлен с клеммой ротора фазы с.

Зависимости

Этот порт применяется только к блоку Asynchronous Machine SI Units.

Механический вращательный порт сопоставлен с ротором машины.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, на вкладке Configuration установите параметр Mechanical input равным Mechanical rotational port.

Параметры

расширить все

Строение

Тип ротора. Для блока Asynchronous Machine SI Units значение по умолчанию Wound. Для блока Asynchronous Machine pu Units значение по умолчанию Squirrel-cage.

Набор предопределенных электрических и механических параметров для различных номиналов асинхронной машины степени (ВД), напряжения от фазы до фазы (V), частоты (Гц) и номинальной скорости (об/мин) для машин с одной беличьей клеткой.

Выберите одну из предустановленных моделей, чтобы загрузить соответствующие электрические и механические параметры. Предустановленные модели не включают предопределенные параметры насыщения. Варианты:

  • 01: 5 HP 460 V 60Hz 1750 RPM

  • 02: 10 HP 460 V 60Hz 1760 RPM

  • 03: 20 HP 460 V 60Hz 1760 RPM

  • 04: 50 HP 460 V 60Hz 1780 RPM

  • 05: 100 HP 460 V 60Hz 1780 RPM

  • 06: 150 HP 460 V 60Hz 1785 RPM

  • 07: 200 HP 460 V 60Hz 1785 RPM

  • 08: 5 HP 575 V 60Hz 1750 RPM

  • 09: 10 HP 575 V 60Hz 1760 RPM

  • 10: 20 HP 575 V 60Hz 1765 RPM

  • 11: 50 HP 575 V 60Hz 1775 RPM

  • 12: 100 HP 575 V 60Hz 1780 RPM

  • 13: 150 HP 575 V 60Hz 1785 RPM

  • 14: 200 HP 575 V 60Hz 1785 RPM

  • 15: 5.4 HP (4KW) 400 V 50Hz 1430 RPM

  • 16: 10 HP (7.5KW) 400 V 50Hz 1440 RPM

  • 17: 20 HP (15KW) 400 V 50Hz 1460 RPM

  • 18: 50 HP (37KW) 400 V 50Hz 1480 RPM

  • 19: 100 HP (75KW) 400 V 50Hz 1484 RPM

  • 20: 150 HP (110KW) 400 V 50Hz 1487 RPM

  • 21: 215 HP (160KW) 400 V 50Hz 1487 RPM

Выберите No если вы не хотите использовать предустановленную модель или хотите изменить некоторые параметры предустановленной модели.

При выборе предустановленной модели электрические и механические параметры на вкладке Parameters затемняются. Чтобы начать с предустановленной модели и затем изменить параметры машины:

  1. Выберите предустановленную модель, для которой необходимо инициализировать параметры.

  2. Измените параметр Preset model на No. Это действие не изменяет параметры машины, но разрывает связь с предустановленной моделью.

  3. Измените параметры машины так, как вы хотите.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Rotor type равным Squirrel-cage.

Нажмите Open parameter estimator, чтобы открыть интерфейс для power_AsynchronousMachineParams функция, которая дает вам доступ к предустановленным моделям для асинхронных машин с двойной клеткой.

Представляет ли крутящий момент, приложенный к валу, или скорость ротора как Simulink® вход блока или для представления вала машины с помощью Simscape™ вращающегося механического порта.

Выберите Torque Tm чтобы задать вход крутящего момента, в N.m или в pu, и выставить Tm порт. Скорость машины определяется J инерции машины (для машины СИ) или постоянным H инерции (для машины пу) и различием между приложенным механическим крутящим моментом Tm и внутренним электромагнитным крутящим моментом Te. Когда скорость положительная, сигнал положительного крутящего момента указывает на режим двигателя, а отрицательный сигнал указывает на режим генератора.

Выберите Speed w чтобы задать вход, в рад/с или в pu и показать w порт. Скорость машины накладывается, и механическая часть модели (J инерции машины) игнорируется. Использование скорости в качестве механического входа позволяет вам смоделировать механическую связь между двумя машинами.

Рисунок показывает, как смоделировать жесткое соединение вала в наборе генераторов, когда крутящий момент трения проигнорирован в машине 2. Выход скорости машины 1 (двигатель) связан с входом скорости машины 2 (генератор), в то время как машина, которую 2 электромагнитных крутящих момента произвели Te, применена к механическому Tm входа крутящего момента машины 1. Коэффициент Kw учитывает модули скорости обеих машин (рад/с или pu) и отношение коробки передач w2/w1. Коэффициент KT учитывает модули крутящего момента как машины (N.m или pu), так и номинальные значения машины. Кроме того, поскольку J2 инерции проигнорирована в машине 2, J2 относится к скорости машины 1 и должно быть добавлено к J1 инерции машины 1.

Выберите Mechanical rotational port S, чтобы открыть механический вращательный порт Simscape, который позволяет соединить вал машины с другими блоками Simscape, которые имеют механические вращательные порты.

Рисунок показывает, как соединить блок Ideal Torque Source из библиотеки Simscape с валом машины, чтобы представлять машину в режиме двигателя или в режиме генератора, когда скорость ротора положительная.

Опорная система координат, которая используется для преобразования входных напряжений (abc опорная система координат) в dq-опорную систему координат, и выходных токов (dq-опорная система координат) в abc-опорную систему координат. Выберите из следующих преобразований системы координат:

  • Rotor - Преобразование парка

  • Stationary - преобразование Кларка или β

  • Synchronous

Следующие отношения описывают преобразования опорной системы координат abc-to-dq, примененные к напряжениям от фазы к фазе асинхронной машины.

[VqsVds]=13[2cosθcosθ+3sinθ2sinθsinθ3cosθ][VabsVbcs][V'qrV'dr]=13[2cosβcosβ+3sinβ2sinβsinβ3cosβ][V'abrV'bcr]

В приведенных выше уравнениях - это угловое положение системы координат, в то время как β = θ - θr является различием между положением системы координат и положением (электрическим) ротора. Поскольку обмотки машины соединены в трехпроводном строении Y, гомополярный (0) компонент отсутствует. Это строение также обосновывает, что в модели используются два входных напряжения между линиями вместо трёх фазных напряжений. Следующие отношения описывают преобразования опорной системы координат dq-to-abc, примененные к токам фазы асинхронной машины.

[iasibs]=[cosθsinθcosθ+3sinθ23cosθsinθ2][iqsids][i'ari'br]=[cosβsinβcosβ+3sinβ23cosβsinβ2][i'qri'dr]ics=iasibsi'cr=i'ari'br

В таблице показаны значения, взятые, и β, в каждой опорной системе координат (И e - положение синхронно вращающейся системы отсчета).

Система координат

Θ

β

Ротор

Θr

0

Постоянный

0

и R

Синхронный

Θe

ИИ

Выбор системы координат влияет на формы сигналов всех переменных dq. Это также влияет на скорость симуляции, а в некоторых случаях и на точность результатов. В [1] предлагаются следующие рекомендации:

  • Используйте стационарную систему координат, если напряжения статора являются несбалансированными или прерывистыми, и напряжения ротора сбалансированы (или 0).

  • Используйте опорную систему координат ротора, если напряжения ротора являются несбалансированными или прерывистыми, и напряжения статора сбалансированы.

  • Используйте стационарные или синхронные системы координат, если все напряжения сбалансированы и непрерывны.

В следующих ситуациях параметр Reference frame не редактируется и устанавливается внутренне:

powergui блокаAsynchronous Machine блокаReference frame параметр
Simulation type установлено на Phasor или Discrete PhasorSynchronous
Simulation type установлено на Discrete и выбран параметр Automatically handle Discrete solver and Advanced tab solver settings of blocksRotor
Simulation type установлено на Discrete Discrete solver model установлено на Trapezoidal robust или Backward Euler robustRotor

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, в блоке powergui установите Simulation type равным Continuous или Discrete и очистить Automatically handle Discrete solver and Advanced tab solver settings of blocks. Кроме того, на вкладке Advanced установите Discrete solver model равным Trapezoidal non iterative или Trapezoidal iterative (alg. loop).

Когда этот флажок установлен, выходы измерения используют имена сигналов для идентификации меток шины. Выберите эту опцию для приложений, которые требуют, чтобы метки сигналов шины имели только алфавитно-цифровые символы.

Когда этот флажок снят, выходы измерения используют определение сигнала для идентификации меток шины. Метки содержат неалфавитно-цифровые символы, которые несовместимы с некоторыми приложениями Simulink.

Параметры для Asynchronous Machine SI Units блока

Совет

Эта вкладка содержит электрические параметры машины. Чтобы оценить электрические параметры асинхронной машины с двойной клеткой на основе стандартных спецификаций производителя, используйте power_AsynchronousMachineParams функция.

Номинальная видимая степень Pn (VA), линейное напряжение RMS Vn (V) и частотное fn (Гц).

Отношение напряжения Vrotor/Vstator асинхронной машины с фазным ротором, когда ротор находится в остановке. Установка этого параметра позволяет вам получить необходимое напряжение ротора, не соединяя трансформатор с клеммами ротора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, на вкладке Configuration установите Rotor type равным Wound.

Сопротивление статора Rs (А) и индуктивность утечек Lls (Н).

Сопротивление ротора Rr '(O) и индуктивность утечек Llr' (H), оба относятся к статору.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, на вкладке Configuration установите Rotor type равным Wound или Squirrel-cage.

Сопротивление ротора Rr1 '(O) и индуктивность утечек Llr1' (H), оба относятся к статору.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, на вкладке Configuration установите Rotor type равным Double squirrel-cage.

Сопротивление ротора Rr2 '(O) и индуктивность утечек Llr2' (H), оба относятся к статору.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, на вкладке Configuration установите Rotor type равным Double squirrel-cage.

Индуктивность намагничивания Lm (H).

Комбинированная машина и коэффициент инерции нагрузки J (kg.m2), комбинированный коэффициент вязкого трения F (N.m.s) и пары полюсов p. Крутящий момент трения Tf пропорциональен скорости вращения ротора ω (Tf = F.,). Tf выражается в N.m, F в N.m.s и ω в рад/с.

Начальный s скольжения, электрический угол, степени, ток статора, величина и фазовые углы ( степени):

[slip, th, ias, ibs, ics, phaseas, phasebs, phasecs]

Если для параметра Rotor type (на вкладке Configuration) задано значение Woundможно также задать необязательные начальные значения для величины тока ротора (A) и углов фазы ( степеней):

[slip, th, ias, ibs, ics, phaseas, phasebs, phasecs, iar, ibr, icr, phasear, phasebr, phasecr]

Когда параметр Rotor type (на вкладке Configuration) установлен в Squirrel-cageначальные условия могут быть вычислены инструментом Load Flow или инструментом Machine Initialization в блоке powergui.

Моделирует ли магнитное насыщение ротора и железа статора.

Установите этот флажок, чтобы предоставить матрицу параметров для симуляции насыщения.

Снимите этот флажок, чтобы не моделировать насыщение в симуляции. В этом случае отношение между током статора и напряжением статора линейное.

Параметры кривой насыщения без нагрузки. Магнитное насыщение статора и роторного железа (насыщение взаимного потока) моделируется кусочно-линейной зависимостью, задающей точки кривой насыщения без нагрузки. Первая строка этой матрицы содержит значения токов статора. Вторая строка содержит значения соответствующих контактных напряжений (напряжения статора). Первая точка (первый столбец матрицы) должна отличаться от [0,0]. Эта точка соответствует точке, где начинается эффект насыщения.

Щелкните Plot, чтобы просмотреть заданную кривую насыщения без нагрузки.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Simulate saturation.

Параметры для Asynchronous Machine pu Units блока

Совет

Эта вкладка содержит электрические параметры машины. Чтобы оценить электрические параметры асинхронной машины с двойной клеткой на основе стандартных спецификаций производителя, используйте power_AsynchronousMachineParams функция.

Номинальная видимая степень Pn (VA), линейное напряжение RMS Vn (V) и частотное fn (Гц).

Отношение напряжения Vrotor/Vstator асинхронной машины с фазным ротором, когда ротор находится в остановке. Установка этого параметра позволяет вам получить необходимое напряжение ротора, не соединяя трансформатор с клеммами ротора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, на вкладке Configuration установите Rotor type равным Wound.

Сопротивление статора Rs (pu) и индуктивность утечек Lls (pu).

Сопротивление ротора Rr '(pu) и индуктивность утечек Llr' (pu), оба относятся к статору.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, на вкладке Configuration установите Rotor type равным Wound или Squirrel-cage.

Сопротивление ротора Rr1 '(pu) и индуктивность утечек Llr1' (pu), оба относятся к статору.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, на вкладке Configuration установите Rotor type равным Double squirrel-cage.

Сопротивление ротора Rr2 '(pu) и индуктивность утечек Llr2' (pu), оба относятся к статору.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, на вкладке Configuration установите Rotor type равным Double squirrel-cage.

Намагничивание индуктивности Lm (pu).

Постоянные H инерции, объединенные коэффициенты вязкого трения F (pu) и пары полюсов p.

Начальный s скольжения, электрический угол, степени, ток статора, величина и фазовые углы ( степени):

[slip, th, ias, ibs, ics, phaseas, phasebs, phasecs]

Если для параметра Rotor type (на вкладке Configuration) задано значение Woundможно также задать необязательные начальные значения для текущей величины ротора (pu) и углов фаз ( степеней):

[slip, th, ias, ibs, ics, phaseas, phasebs, phasecs, iar, ibr, icr, phasear, phasebr, phasecr]

Когда параметр Rotor type (на вкладке Configuration) установлен в Squirrel-cageначальные условия могут быть вычислены инструментом Load Flow или инструментом Machine Initialization в блоке powergui.

Моделирует ли магнитное насыщение ротора и железа статора.

Установите этот флажок, чтобы предоставить матрицу параметров для симуляции насыщения.

Снимите этот флажок, чтобы не моделировать насыщение в симуляции. В этом случае отношение между током статора и напряжением статора линейное.

Параметры кривой насыщения без нагрузки. Магнитное насыщение статора и роторного железа (насыщение взаимного потока) моделируется кусочно-линейной зависимостью, задающей точки кривой насыщения без нагрузки. Первая строка этой матрицы содержит значения токов статора. Вторая строка содержит значения соответствующих контактных напряжений (напряжения статора). Первая точка (первый столбец матрицы) должна отличаться от [0,0]. Эта точка соответствует точке, где начинается эффект насыщения.

Щелкните Plot, чтобы просмотреть заданную кривую насыщения без нагрузки.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Simulate saturation.

Расширенный

Чтобы включить вкладку Advanced, в блоке powergui задайте Simulation type Discrete и очистить Automatically handle Discrete solver and Advanced tab solver settings of blocks.

Шаг расчета, используемого блоком. Чтобы наследовать шаг расчета, заданную в блоке powergui, установите этот параметр равным –1.

Метод интегрирования, используемый блоком, когда параметр Solver type блока powergui равен Discrete.

Значение Discrete solver model автоматически устанавливается на Trapezoidal robust при выборе параметра Automatically handle Discrete solver and Advanced tab solver settings of blocks блока powergui.

The Trapezoidal non iterative и Trapezoidal iterative (alg. loop) методы больше не рекомендуются для дискретизации блоков Asynchronous Machine. Trapezoidal non iterative требует, чтобы вы добавили незначительную нагрузку шунта на терминалах машины, чтобы гарантировать стабильность симуляции и Trapezoidal iterative (alg. loop) может не сходиться и привести к остановке симуляции, когда количество машин увеличивается в модели.

The Trapezoidal robust и Backward Euler robust методы позволяют устранить необходимость использования паразитарных нагрузок и моделировать машину без нагрузок. Чтобы исключить топологические ошибки машин, подключенных к индуктивной схеме (для примера, выключателю, соединённому последовательно с машиной), машина моделирует незначительную внутреннюю нагрузку в 0,01% от номинальной степени.

The Trapezoidal robust метод немного точнее, чем Backward Euler robust метод, особенно когда модель моделируется при больших шагах расчета. The Trapezoidal robust способ может привести к легким демпфированным численным колебаниям на напряжении машины в условиях отсутствия нагрузки, в то время как Backward Euler robust способ предотвращает колебания и поддерживает хорошую точность.

Для получения дополнительной информации о том, какой метод вы должны использовать в своем приложении, смотрите Симуляция дискретизированных электрических систем.

Поток нагрузки

Параметр на этой вкладке используется инструментом Load Flow блока powergui. Эти параметры потока нагрузки используются только для инициализации модели. Он не имеет никакого влияния ни на модель блока, ни на эффективность симуляции.

Механическая степень, приложенная к валу машины, в ваттах. Когда машина работает в моторном режиме, задайте положительное значение. Когда машина работает в режиме генератора, задайте отрицательное значение.

Для блока Asynchronous Machine SI Units значение по умолчанию 1.492e+006. Для блока Asynchronous Machine pu Units значение по умолчанию 0.

Примеры

Пример 1: Использование блока Asynchronous Machine в моторном режиме

The power_pwm пример использует блок Asynchronous Machine в моторном режиме. Пример состоит из асинхронной машины в системе регулировки скорости без разомкнутого контура.

Ротор машины короткозамкнут, и статор питается инвертором PWM, созданным с блоками Simulink и соединенным с блоком Asynchronous Machine через блок Controlled Voltage Source. Инвертор использует синусоидальную модуляцию ширины импульса. Базовую частоту синусоидальной опорной волны устанавливают на 60 Гц, а треугольную несущую частоту - на 1980 Гц. Эта частота соответствует коэффициенту частотной модуляции mf 33 (60 Гц x 33 = 1980).

Машина 3 ВД подключена к постоянной нагрузке номинального значения (11,9 Н.м). Он запускается и достигает установленной скорости точки 1,0 pu на t = 0,9 секунд.

Параметры машины те же, что и у Asynchronous Machine SI Units блока, за исключением индуктивности утечек статора, которая устанавливается в два раза больше нормального значения, чтобы имитировать сглаживающую индуктивность, расположенную между инвертором и машиной. Кроме того, для получения показанных результатов использовали стационарную систему координат.

Откройте power_pwm пример. В параметрах симуляции требуется небольшая относительная погрешность из-за высокой скорости переключения инвертора.

Запустите симуляцию и наблюдайте скорость и крутящий момент машины.

Первый график показывает скорость машины, идущую от 0 до 1725 об/мин (1,0 pu). Второй график показывает электромагнитный крутящий момент, развиваемый машиной. Поскольку статор питается от инвертора ШИМ, наблюдается шумный крутящий момент.

Однако этот шум не виден в скорости, потому что он отфильтрован инерцией машины, но его можно увидеть в токах статора и ротора.

Проверьте выходы инвертора PWM. Поскольку в шкале времени симуляции ничего интересного не видно, график концентрируется на последних моментах симуляции.

Пример 2: Эффект насыщения блока Asynchronous Machine

The power_asm_sat пример иллюстрирует эффект насыщения блока Asynchronous Machine.

Моделируются два идентичных трехфазных двигателя (50 л.с., 460 В и 1800 об/мин) с насыщением и без него, чтобы наблюдать эффекты насыщения токов статора. В примере реализованы две различные симуляции.

Первая симуляция является установившимся тестом без нагрузки. Эта таблица содержит значения параметров насыщения и измерения, полученные путем симуляции различных рабочих точек на насыщенном двигателе (без нагрузки и в установившемся состоянии).

Параметры насыщения

Измерения

Vsat (Vrms L-L)

Изат (пик A)

Vrms L-L

Is_A (пик A)

-

-

120

7.322

230

14.04

230

14.03

-

-

250

16.86

-

-

300

24.04

322

27.81

322

28.39

-

-

351

35.22

-

-

382

43.83

414

53.79

414

54.21

-

-

426

58.58

-

-

449

67.94

460

72.69

460

73.01

-

-

472

79.12

-

-

488

88.43

506

97.98

506

100.9

-

-

519

111.6

-

-

535

126.9

-

-

546

139.1

552

148.68

552

146.3

-

-

569

169.1

-

-

581

187.4

598

215.74

598

216.5

-

-

620

259.6

-

-

633

287.8

644

302.98

644

313.2

-

-

659

350

-

-

672

383.7

-

-

681

407.9

690

428.78

690

432.9

Следующий график иллюстрирует эти результаты и показывает точность модели насыщения. Измеренные рабочие точки хорошо соответствуют кривой, которая нанесена на график из данных о параметрах насыщения.

Можно наблюдать другие эффекты насыщения на токах статора, запуская симуляцию с заблокированным ротором или с многими различными значениями крутящего момента нагрузки.

Ссылки

[1] Krause, P.C., O. Wasynczuk, and S.D. Sudhoff, Анализ Электрической Техники, IEEE® Пресса, 2002.

[2] Mohan, N., T.M. Undeland, and W.P. Robbins, Power Electronics: Converters, Applications, and Design, John Wiley & Sons, Inc., Нью-Йорк, 1995 год, раздел 8.4.1.

Расширенные возможности

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

.

См. также

Представлено до R2006a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте