BLDC

Трехобмоточный бесщеточный двигатель постоянного тока с распределением трапеций

Библиотека:
Simscape/Электрический/Электромеханический/Постоянный магнит

Описание

Блок BLDC моделирует синхронную машину с постоянными магнитами с трехфазным статором с соединением обмоток в «звезду». Блок имеет четыре опции для определения распределения потока постоянных магнитов как функции от угла ротора. Две опции допускают простую параметризацию путем принятия идеальной трапеции для коэффициента противо-ЭДС. Для простой параметризации вы задаете редактирование потока или коэффициента противо-ЭДС, вызванную ротором. Другие две опции дают более точные результаты с помощью табличных данных, которые вы задаете. Для более точных результатов вы задаете либо частную производную редактирования, либо измеренный коэффициент противо-ЭДС, постоянная для заданной скорости ротора.

Рисунок показывает эквивалентную электрическую схему для обмоток статора.

Моторная Конструкция

Этот рисунок показывает конструкцию мотора с одной парой полюсов на роторе.

Для соглашения о осях на предыдущем рисунке a-фазы и потоки постоянных магнитов выравниваются, когда угол _θr ротора равен нулю. Блок поддерживает второе определение оси ротора. Для второго определения угол ротора является углом между магнитной осью a-фазы и осью q ротора.

Трапециевидная скорость изменения потока

Магнитное поле ротора от постоянных магнитов создает трапециевидную скорость изменения потока с углом ротора. Рисунок показывает эту скорость изменения потока.

Коэффициент противо-ЭДС - скорость изменения потока, заданная как

$\frac{d Φ}{d t} = \frac{\partial Φ}{\partial θ} \frac{d θ}{d t} = \frac{\partial Φ}{\partial θ} ω,$

где:

Φ - редактирование потока постоянных магнитов.
θ - угол ротора.
ω - механическая скорость вращения.

Высота h трапеций скорости изменения профиля потока получают из пикового потока постоянных магнитов.

Интеграция $\frac{\partial Φ}{\partial θ}$ по области значений 0,

$Φ_{m a x} = \frac{h}{2} (θ_{F} + θ_{W}),$

где:

_Φmax - редактирование потока постоянных магнитов.
h - скорость изменения высоты профиля потока.
_θF - угол области значений ротора, над которым коэффициент противо-ЭДС, который индуцирует поток постоянных магнитов в статоре, является постоянным.
_θW - область значений углов ротора, в котором коэффициент противо-ЭДС увеличивается или уменьшается линейно, когда ротор движется с постоянной скоростью.

Переставляя предшествующее уравнение,

$h = 2 Φ_{m a x} / (θ_{F} + θ_{W}) .$

Электрические определяющие уравнения

Напряжения на обмотках статора определяются

$[\begin{matrix} v_{a} \\ v_{b} \\ v_{c} \end{matrix}] = [\begin{matrix} R_{s} & 0 & 0 \\ 0 & R_{s} & 0 \\ 0 & 0 & R_{s} \end{matrix}] [\begin{matrix} i_{a} \\ i_{b} \\ i_{c} \end{matrix}] + [\begin{matrix} \frac{d ψ_{a}}{d t} \\ \frac{d ψ_{b}}{d t} \\ \frac{d ψ_{c}}{d t} \end{matrix}],$

где:

_va, _vb и _vc являются внешними напряжениями, приложенными к трем электрическим соединениям мотора.
_Rs - эквивалентное сопротивление каждой обмотки статора.
_ia, _ib и _ic являются токами, текущими в обмотках статора.
$\frac{d ψ_{a}}{d t},$ $\frac{d ψ_{b}}{d t},$ и $\frac{d ψ_{c}}{d t}$

- скорости изменения магнитного потока в каждой обмотке статора.

Постоянные магниты и три обмотки способствуют общему потоку, связывающему каждую обмотку. Общий поток определяется

$[\begin{matrix} ψ_{a} \\ ψ_{b} \\ ψ_{c} \end{matrix}] = [\begin{matrix} L_{a a} & L_{a b} & L_{a c} \\ L_{b a} & L_{b b} & L_{b c} \\ L_{c a} & L_{c b} & L_{c c} \end{matrix}] [\begin{matrix} i_{a} \\ i_{b} \\ i_{c} \end{matrix}] + [\begin{matrix} ψ_{a m} \\ ψ_{b m} \\ ψ_{c m} \end{matrix}],$

где:

_ψa, _ψb и _ψc являются суммарными потоками, связывающими каждую обмотку статора.
_Laa, _Lbb и _Lcc являются самоиндуктивностями обмоток статора.
_Lab, _Lac, _Lba и т.д. являются взаимными индуктивностями обмоток статора.
_ψam, _ψbm и _ψcm являются потоками постоянных магнитов, связывающими обмотки статора.

Индуктивности в обмотках статора являются функциями угла ротора, заданными как

$L_{a a} = L_{s} + L_{m} cos (2 θ_{r}),$

$L_{b b} = L_{s} + L_{m} cos (2 (θ_{r} - 2 π / 3)),$

$L_{c c} = L_{s} + L_{m} cos (2 (θ_{r} + 2 π / 3)),$

$L_{a b} = L_{b a} = - M_{s} - L_{m} \cos (2 (θ_{r} + π / 6)),$

$L_{b c} = L_{c b} = - M_{s} - L_{m} \cos (2 (θ_{r} + π / 6 - 2 π / 3)),$

$L_{c a} = L_{a c} = - M_{s} - L_{m} \cos (2 (θ_{r} + π / 6 + 2 π / 3)),$

где:

_Ls является самоиндуктивностью статора на фазу - средняя самоиндуктивность каждой из обмоток статора.
_Lm - индуктивность статора - колебание самоиндуктивности и взаимной индуктивности с изменением угла ротора.
_Ms является взаимной индуктивностью статора - средняя взаимная индуктивность между обмотками статора.

Поток постоянных магнитов, связывающий каждую обмотку статора, следует трапеций, показанных на рисунке. Блок реализует трапеций профиля с помощью интерполяционных таблиц, чтобы вычислить значения потока постоянных магнитов.

Упрощенные уравнения

Определяющие уравнения напряжения и крутящего момента для блока

$[\begin{matrix} v_{d} \\ v_{q} \\ v_{0} \end{matrix}] = P ([\begin{matrix} v_{a} \\ v_{b} \\ v_{c} \end{matrix}] - N ω [\begin{matrix} \frac{\partial ψ_{a m}}{\partial θ_{r}} \\ \frac{\partial ψ_{b m}}{\partial θ_{r}} \\ \frac{\partial ψ_{c m}}{\partial θ_{r}} \end{matrix}]),$

$v_{d} = R_{s} i_{d} + L_{d} \frac{d i_{d}}{d t} - N ω i_{q} L_{q},$

$v_{q} = R_{s} i_{q} + L_{q} \frac{d i_{q}}{d t} + N ω i_{d} L_{d},$

$v_{0} = R_{s} i_{0} + L_{0} \frac{d i_{0}}{d t},$

$T = \frac{3}{2} N (i_{q} i_{d} L_{d} - i_{d} i_{q} L_{q}) + [\begin{matrix} i_{a} & i_{b} & i_{c} \end{matrix}] [\begin{matrix} \frac{\partial ψ_{a m}}{\partial θ_{r}} \\ \frac{\partial ψ_{b m}}{\partial θ_{r}} \\ \frac{\partial ψ_{c m}}{\partial θ_{r}} \end{matrix}],$

где:

_vd, _vq и _v0 являются d осью, q осью и напряжениями нулевой последовательности.
P - трансформация Парка, заданная как
$P = 2 / 3 [\begin{matrix} \cos θ_{e} & \cos (θ_{e} - 2 π / 3) & \cos (θ_{e} + 2 π / 3) \\ - \sin θ_{e} & - \sin (θ_{e} - 2 π / 3) & - \sin (θ_{e} + 2 π / 3) \\ 0.5 & 0.5 & 0.5 \end{matrix}]$
N - количество пар полюсов постоянных магнитов ротора.
ω - механическая скорость вращения ротора.
$\frac{\partial ψ_{a m}}{\partial θ_{r}},$ $\frac{\partial ψ_{b m}}{\partial θ_{r}},$ и $\frac{\partial ψ_{c m}}{\partial θ_{r}}$

являются частными производными мгновенного потока постоянных магнитов, связывающих каждую фазную обмотку.
_id, _iq и _i0 являются d -осью, q -осью и токами нулевой последовательности, заданными как
$[\begin{matrix} i_{d} \\ i_{q} \\ i_{0} \end{matrix}] = P [\begin{matrix} i_{a} \\ i_{b} \\ i_{c} \end{matrix}] .$
_Ld = _Ls + _Ms + _{3/2 <reservedrangesplaceholder2>}. Ld - индуктивность d оси статора.
_Lq = _Ls + _{<reservedrangesplaceholder3> − 3/2 <reservedrangesplaceholder2>}. Lq - индуктивность q оси статора.
_L0 = _Ls – 2 _Ms. _L0 - индуктивность нулевой последовательности статора.
T - крутящий момент ротора. Крутящий момент течет от корпуса мотора (блокирующий физический порт C) к ротору мотора (блокирующий физический порт R).

Вычисление потерь в железе

Потери в железе разделены на два члена, один из которых представляет основную траекторию намагничивания, а другой представляет траекторию поперечного совета зуба, которая становится активной во время ослабленных операций поля. Модель потерь в железе, которая основана на работе Меллора [3].

Термин, представляющий основной путь намагниченности, зависит от индуцированного напряжения статора RMS, $V_{m_{r m s}}^{}$ :

$P_{O C} (V_{m_{r m s}}^{}) = \frac{a_{h}}{k} V_{m_{r m s}}^{} + \frac{a_{j}}{k^{2}} V_{m_{r m s}}^{2} + \frac{a_{e x}}{k^{1.5}} V_{m_{r m s}}^{1.5}$

Это доминирующий термин во время работы без нагрузки. k является коэффициентом противо-ЭДС, постоянная, относящимся к RMS В на Гц. Он определяется как $k = V_{m_{r m s}}^{} / f$ , где f является электрической частотой. Первый член на правой стороне является потерей магнитного гистерезиса, второй - потеря токов Фуко, третий - избыточные потери. Три коэффициента, появляющиеся на числителях, получают из значений, которые вы обеспечиваете для гистерезиса без обратной связи, вихря и избыточных потерь.

Термин, представляющий путь совета поперек зуба, становится важным, когда устанавливается поле размагничивания, и может быть определен из анализа короткой схемы тестирования конечного элемента. Это зависит от RMS ЭДС, связанной с потоком поперечных советов, $V_{d_{r m s}}^{*}$ :

$P_{S C} (V_{d_{r m s}}^{*}) = \frac{b_{h}}{k} V_{d_{r m s}}^{*} + \frac{b_{j}}{k^{2}} V_{d_{r m s}}^{* 2} + \frac{b_{e x}}{k^{1.5}} V_{d_{r m s}}^{* 1.5}$

Три члена числителя получают из значений, которые вы обеспечиваете для гистерезиса короткой схемы, вихря и избыточных потерь.

Тепловые порты

Блок имеет четыре дополнительных тепловых порта, по одному для каждой из трех обмоток и по одному для ротора. Эти порты по умолчанию 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 three-phase ports | Show thermal port или Expanded three-phase ports | Show thermal port. Это действие отображает тепловые порты на значке блока и отображает параметры Temperature Dependence и Thermal Port. Эти параметры описаны далее на этой странице с описанием.

Используйте тепловые порты, чтобы симулировать эффекты сопротивления меди и потерь в железе, которые преобразуют электрические степени в тепло. Для получения дополнительной информации об использовании тепловых портов в блоках привода, смотрите Симуляция термальных эффектов во Вращательном и Поступательном приводах.

Переменные

Используйте настройки Variables, чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для основных переменных перед симуляцией. Для получения дополнительной информации смотрите Задать приоритет и Начальный целевой объект для основных переменных.

Порты

Сохранение

расширить все

`~` - Трехфазный порт
электрический

Расширяемый трехфазный порт.

`n` - Нейтральная фаза
электрический

Электрический порт сопоставлен с нейтральной фазой.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Winding Type равным Wye-wound и Zero sequence к Include.

`R` - Ротор мотора
механический

Механический вращательный порт сопоставлен с ротором мотора.

`C` - Корпус мотора
механический

Механический вращательный порт сопоставлен с корпусом мотора.

`HA` - Обмотка теплового порта A
тепловой

Тепловой порт, сопоставленный с обмоткой А. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловые порты.

`HB` - Тепловой порт обмотки B
тепловой

Тепловой порт сопоставлен с обмоткой B. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловые порты.

`HC` - Тепловой порт обмотки C
тепловой

Тепловой порт сопоставлен с обмоткой C. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловые порты.

`HR` - Тепловой порт ротора
тепловой

Тепловой порт сопоставлен с ротором. Для получения дополнительной информации см. Раздел «Тепловые порты»

Параметры

расширить все

Ротор

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

Выберите строение обмотки:

Wye-wound - Обмотки - рана Уая.
Delta-wound - Обмотки размотаны. a -фаза соединяется между портами a и b, b фаза между портами b и c и c фаза между портами c и a.

`Back EMF profile` - Назад профиль ЭДС
`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 потока постоянных магнитов как функции от угла ротора. Выбирать:

Perfect trapezoid - specify maximum flux linkage для определения максимального редактирования потока для постоянного магнита и угла ротора, где коэффициент противо-ЭДС является постоянным. Блок принимает идеальную трапецию для коэффициента противо-ЭДС. Это значение по умолчанию.
Perfect trapezoid - specify maximum rotor-induced back emf для определения максимальной индуцированной ротором коэффициента противо-ЭДС и соответствующей скорости ротора. Блок принимает идеальную трапецию для коэффициента противо-ЭДС.
Tabulated - specify flux partial derivative with respect to rotor angle для задания значений для частного производного редактирования потока и соответствующих углов ротора.
Tabulated - specify rotor-induced back emf as a function of rotor angle для определения измеренного коэффициента противо-ЭДС, постоянная и соответствующей скорости и углов вращения ротора.

`Maximum permanent magnet flux linkage` - Максимальное потокосцепление с постоянными магнитами
`0.03` `Wb` (по умолчанию)

Пик потока постоянных магнитов, редактирования с любой из обмоток статора.

Зависимости

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

`Rotor angle over which back emf is constant` - Угол ротора, над которым задний ЭДС является постоянным
`pi / 12` `rad` (по умолчанию)

Угол ротора области значений над которым поток постоянных магнитов, связывающий обмотку статора, является постоянным. Этот угол равен, _на рисунке, который показывает трапециевидную скорость изменения потока.

Зависимости

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

`Maximum rotor-induced back emf` - Максимальный задний ЭДС, индуцированный ротором
`9.6` `V` (по умолчанию)

Пик индуцированного ротором коэффициента противо-ЭДС в обмотки статора.

Зависимости

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

`Rotor-induced back emf` - Индуцированная ротором коэффициент противо-ЭДС
`[0, -9.6, -9.6, 9.6, 9.6, 0]` `V` (по умолчанию)

Вектор значений индуцированного ротором заднего ЭДС как функции от угла ротора. Первое и последнее значения должны быть одинаковыми и обычно оба равны нулю. Для получения дополнительной информации смотрите параметр Corresponding rotor angles. Первое и последнее значения одинаковы, потому что поток цикличен с периодом $2 π / N$ , где N - количество пар полюсов постоянных магнитов.

Зависимости

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

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

Вектор значений для частного производного редактирования потока (где редактирование потока - это количество витков обмотки) относительно угла ротора. Первое и последнее значения должны быть одинаковыми и обычно оба равны нулю. Для получения дополнительной информации смотрите параметр Corresponding rotor angles. Первое и последнее значения одинаковы, потому что поток цикличен с периодом $2 π / N$ , где N - количество 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 задан поток редактирования частной производной или вызванной ротором коэффициента противо-ЭДС. Угол ротора определяется как угол между магнитной осью a-фазы и осью d-фазы. То есть, когда угол равен нулю, магнитные поля, обусловленные ротором и a-фазовой обмоткой, выравниваются. Это определение используется независимо от настройки блока для определения угла ротора. Первое значение равняется нулю, а последнее значение равняется $2 π / N$ , где N - количество пар полюсов постоянных магнитов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Back EMF profile равным 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` - Скорость ротора, используемая для измерения коэффициента противо-ЭДС
`600` `rpm` (по умолчанию)

Задайте скорость ротора, соответствующую максимальной индуцированной ротором коэффициенту противо-ЭДС.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Back EMF profile равным 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. Когда вы выбираете это значение, потоки ротора и a-фазы 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. Когда вы выбираете это значение, ток a-фазы 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 - Ld и Lq значения являются постоянными и определяются их соответствующими параметрами.
Tabulated Ld and Lq - Ld и Lq значения вычисляются в оперативном режиме из интерполяционных таблиц токов DQ следующим образом:

$L_{d} = f_{1} (i_{d}, i_{q})$

$L_{d} = f_{2} (i_{d}, i_{q})$

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization равным Specify Ld, Lq, and L0.

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

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

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

Индуктивность оси D.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization равным Specify Ld, Lq, and L0 и Modeling fidelity к Constant Ld and Lq.

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

Q-составляющая индуктивность.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization равным Specify Ld, Lq, and L0 и Modeling fidelity к Constant Ld and Lq.

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

Вектор тока прямой оси, iD.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization равным Specify Ld, Lq, and L0 и Modeling fidelity к Tabulated Ld and Lq.

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

Вектор тока с квадратурной осью, iQ.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization равным Specify Ld, Lq, and L0 и Modeling fidelity к Tabulated Ld and Lq.

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

Матрица Ld.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization равным Specify Ld, Lq, and L0 и Modeling fidelity к Tabulated Ld and Lq.

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

Матрица Lq.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization равным Specify Ld, Lq, and L0 и Modeling fidelity к Tabulated Ld and Lq.

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

Индуктивность нулевой последовательности.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, либо:

Установите Winding Type значение Wye-wound, Zero sequence к Include, и Stator parameterization к Specify Ld, Lq, and L0.
Установите Winding Type значение Delta-wound и Stator parameterization к Specify Ld, Lq, and L0.

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

Средняя индуктивность каждой из трех обмоток статора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization равным Specify Ls, Lm, and Ms.

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

Колебания самоиндуктивности и взаимной индуктивности обмоток статора с углом ротора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization равным 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 Stator parameterization равным 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`

Опция включения или исключения членов нулевой последовательности.

Include - Включите условия нулевой последовательности. Чтобы расставить приоритеты для точности модели, используйте эту настройку по умолчанию. Использование этой опции:
- Приводит к ошибке для симуляций, которые используют решатель Разбиения. Для получения дополнительной информации смотрите Увеличение скорости симуляции с помощью решателя секционирования.
- Отображает параметр нулевой последовательности в настройках Impedances.
Exclude - Исключить условия нулевой последовательности. Чтобы определить приоритеты скорости симуляции для симуляции рабочего стола или развертывания приложений, выберите эту опцию.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда вы устанавливаете параметр Winding Type равным Wye-wound.

Потери в железе

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

Задайте вычислительную модель потерь в железе.

`Open-circuit iron losses, [P_hysteresis P_eddy P_excess]` - потери в железе в разомкнутом контуре
`[0, 0, 0]` `W` (по умолчанию)

Вектор-строка, длиной 3, потерь в железе из-за гистерезиса, Эдди и лишних потерь, соответственно, на частоте, заданной Electrical frequency at which losses determined.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss равным Empirical.

`Short-circuit iron losses, [P_hysteresis P_eddy P_excess]` - потери в железе при короткой схеме
`[0, 0, 0]` `W` (по умолчанию)

Вектор-строка, длиной 3, потерь в железе с короткой схемой из-за гистерезиса, Эдди и лишних потерь, соответственно, на частоте, заданной Electrical frequency at which losses determined.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss равным Empirical.

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

Электрическая частота, на которой измерялись потери в железе разомкнутой цепи и короткой схемы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss равным Empirical.

`Short-circuit RMS current for short-circuit iron losses` - Ток RMS короткой схемы для потерь в железе при короткой схеме
`95` `A` (по умолчанию)

Результат короткой схемы ток фазы RMS при измерении потерь короткой схемы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss равным Empirical.

Механический

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

Инерция ротора, прикрепленного к механическому переводному порту R. Значение может быть нулем.

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

Вращательное демпфирование.

Температурная зависимость

Эти параметры появляются только для блоков с открытыми тепловыми портами. Для получения дополнительной информации см. Раздел «Тепловые порты»

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

Температура, для которой приведены параметры двигателя.

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

Коэффициент α в уравнении, относящем сопротивление температуре, как описано в Тепловой модели для блоков привода. Значение по умолчанию для меди.

`Permanent magnet flux temperature coefficient` - Коэффициент температуры потока постоянных магнитов
`-0.001` `1/K` (по умолчанию)

Дробная скорость изменения плотности потока постоянных магнитов с температурой. Он используется для линейного уменьшения крутящего момента и индуцированного обратного ЭДС при повышении 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 является энергией, необходимой для повышения температуры на одну степень.

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

Тепловая масса ротора, то есть энергия, необходимая для повышения температуры ротора на одну степень.

`Percentage of main flux path iron losses associated with the rotor` - Процент потерь в железе основного пути потока, связанных с ротором
`90` (по умолчанию)

Процент потерь в железе основного пути потока сопоставлен с магнитным путем через ротор. Он определяет, какую часть нагрева потерь в железе относят к тепловому порту HR ротора и какую часть относят к трем обмоткам тепловых портов HA, HB и HC.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss равным Empirical.

`Percentage of cross-tooth flux path iron losses associated with the rotor` - Процент потерь в железе пути поперечного зуба, связанных с ротором
`30` (по умолчанию)

Процент потерь в железе пути поперечного зуба, сопоставленных с магнитным путем через ротор. Он определяет, какую часть нагрева потерь в железе относят к тепловому порту HR ротора и какую часть относят к трем обмоткам тепловых портов HA, HB и HC.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss равным Empirical.

Примеры моделей

Управление скоростью BLDC

Управляйте скоростью ротора в электроприводе на базе BLDC. Идеальный источник крутящего момента обеспечивает нагрузку. Подсистема управления использует основанную на ПИ структуру каскадного регулирования с внешним циклом управления скорости и внутренним циклом управления напряжением постоянного канала. Постоянное напряжение регулируется через понижающий конвертер постоянного тока. BLDC питается управляемым трехфазным инвертором. Сигналы управления ключами для инвертора получаются из сигналов зала. В симуляции используются шаги скорости. Подсистема Возможностей содержит возможности, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

BLDC Position Control with Thermal Model

Управление положением BLDC с помощью тепловой модели

Управляйте углом ротора в электроприводе на базе BLDC. BLDC включает тепловую модель и эмпирические потери в железе. Идеальный источник крутящего момента обеспечивает нагрузку. Подсистема Control использует основанную на ПИ структуру каскадного регулирования с тремя циклами управления: внешний цикл управления положения, цикл управления скорости и внутренний цикл управления током. BLDC питается управляемым трехфазным инвертором. Сигналы управления ключами для инвертора получаются из сигналов зала. В симуляции используются ссылки на шаги. Начальная температура обмоток статора и ротора установлена на 25 степени Цельсия. Температура окружающей среды составляет 27 степени Цельсия. Подсистема Возможностей содержит возможности, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Ссылки

[1] Кундур, П. Устойчивость системы Степени и Управление. Нью-Йорк, Нью-Йорк: McGraw Hill, 1993.

[2] Андерсон, П. М. Анализ неисправных степеней. Hoboken, NJ: Wiley-IEEE Press, 1995.

[3] Меллор, П.Х., Р. Вробель и Д. Холлидей. «Вычислительно эффективная модель потери в железе для бесщеточных машин переменного тока, которая удовлетворяет номинальным потокам и полевым ослабленным операциям». Конференция по электрическим машинам и приводам IEEE. Май 2009.

Расширенные возможности

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

См. также

Введенный в R2013b

Документация

BLDC

Описание

Моторная Конструкция

Трапециевидная скорость изменения потока

Электрические определяющие уравнения

Упрощенные уравнения

Вычисление потерь в железе

Тепловые порты

Переменные

Порты

Сохранение

~ - Трехфазный порт электрический

n - Нейтральная фаза электрический

Зависимости

R - Ротор мотора механический

C - Корпус мотора механический

HA - Обмотка теплового порта A тепловой

HB - Тепловой порт обмотки B тепловой

HC - Тепловой порт обмотки C тепловой

HR - Тепловой порт ротора тепловой

Параметры

Ротор

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

Maximum permanent magnet flux linkage - Максимальное потокосцепление с постоянными магнитами 0.03 Wb (по умолчанию)

Зависимости

Rotor angle over which back emf is constant - Угол ротора, над которым задний ЭДС является постоянным pi / 12 rad (по умолчанию)

Зависимости

Maximum rotor-induced back emf - Максимальный задний ЭДС, индуцированный ротором 9.6 V (по умолчанию)

Зависимости

Rotor-induced back emf - Индуцированная ротором коэффициент противо-ЭДС [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 потокосцепления относительно угла 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 - Скорость ротора, используемая для измерения коэффициента противо-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 оси D статора 0.00022 H (по умолчанию)

Зависимости

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

Зависимости

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

Зависимости

Quadrature-axis current vector, iQ - Вектор тока с квадратурной осью [-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 - Колебания 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

Потери в железе

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

Open-circuit iron losses, [P_hysteresis P_eddy P_excess] - потери в железе в разомкнутом контуре [0, 0, 0] W (по умолчанию)

Зависимости

Short-circuit iron losses, [P_hysteresis P_eddy P_excess] - потери в железе при короткой схеме [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 - Ток RMS короткой схемы для потерь в железе при короткой схеме 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 мотора
механический

`C` - Корпус мотора
механический

`HA` - Обмотка теплового порта A
тепловой

`HB` - Тепловой порт обмотки B
тепловой

`HC` - Тепловой порт обмотки C
тепловой

`HR` - Тепловой порт ротора
тепловой

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

`Maximum permanent magnet flux linkage` - Максимальное потокосцепление с постоянными магнитами
`0.03` `Wb` (по умолчанию)

`Rotor angle over which back emf is constant` - Угол ротора, над которым задний ЭДС является постоянным
`pi / 12` `rad` (по умолчанию)

`Maximum rotor-induced back emf` - Максимальный задний ЭДС, индуцированный ротором
`9.6` `V` (по умолчанию)

`Rotor-induced back emf` - Индуцированная ротором коэффициент противо-ЭДС
`[0, -9.6, -9.6, 9.6, 9.6, 0]` `V` (по умолчанию)

`Flux linkage partial derivative with respect to rotor angle` - Частная производная потокосцепления относительно угла 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` - Скорость ротора, используемая для измерения коэффициента противо-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 оси D статора
`0.00022` `H` (по умолчанию)

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

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

`Quadrature-axis current vector, iQ` - Вектор тока с квадратурной осью
`[-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` - Колебания 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 в железе в разомкнутом контуре
`[0, 0, 0]` `W` (по умолчанию)

`Short-circuit iron losses, [P_hysteresis P_eddy P_excess]` - потери в железе при короткой схеме
`[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` - Ток RMS короткой схемы для потерь в железе при короткой схеме
`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` - Коэффициент температуры потока постоянных магнитов
`-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 в железе основного пути потока, связанных с ротором
`90` (по умолчанию)

`Percentage of cross-tooth flux path iron losses associated with the rotor` - Процент потерь в железе пути поперечного зуба, связанных с ротором
`30` (по умолчанию)

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