Induction Machine Squirrel Cage

Асинхронная машина с беличьей клеткой и ротором с параметризацией в единицах СИ или относительных

  • Библиотека:
  • Simscape/Электрический/Электромеханический/Асинхронный

  • Induction Machine Squirrel Cage block

Описание

Блок Induction Machine Squirrel Cage моделирует асинхронную машину с ротором беличьей клетки с фундаментальными параметрами, выраженными в относительных единицах или в Международной системе единиц (СИ). Асинхронная машина с беличьей клеткой и ротором является типом асинхронной машины. Все соединения статора доступны на блоке. Поэтому можно смоделировать режимы soft-start с помощью переключателя между wye и дельта- строениями. Если вам нужен доступ к обмоткам ротора, используйте вместо этого Induction Machine Wound Rotor блок.

Соедините порт ~1 с трехфазной схемой. Чтобы соединить статор в дельта- строение, соедините Phase Permute блок между портами ~1 и ~2. Чтобы подключить статор в строении wye, соедините порт ~2 с блоком Grounded Neutral (Three-Phase) или Floating Neutral (Three-Phase).

Асинхронная машина с использованием целевых значений нагрузки-потока

Если блок находится в сети, которая совместима с частотно-временным режимом симуляции, можно выполнить анализ потока нагрузки в сети. Анализ скорость-нагрузки обеспечивает установившиеся значения, которые можно использовать для инициализации машины.

Для получения дополнительной информации смотрите Выполните анализ потока нагрузки с помощью Simscape Electrical и Frequency and Time Simulation Mode. Для примера, который показывает, как инициализировать асинхронную машину с помощью данных анализа потока нагрузки, см. Инициализацию индукционного двигателя с потоком нагрузки.

Уравнения

Для реализации СИ блок преобразует значения СИ, которые вы вводите, в значения в относительных единицах для симуляции. Преобразованные значения основаны на машине, соединяемой в строении обмотки дельта.

Для реализации в относительных единицах необходимо задать сопротивления и индуктивности в вкладке импедансов на основе машины, соединяемой в строении дельта-обмотки.

Для получения информации о связи между параметрами машины в единицах СИ и относительных, смотрите Преобразование в единицах для параметров машины. Для получения информации о параметризации в относительных единицах смотрите Система модулей в относительных единицах.

Уравнения асинхронной машины выражены относительно синхронной системе координат, заданной как

θe(t)=0t2πfrateddt,

где frated - значение параметра Rated electrical frequency.

Преобразование Park преобразует уравнения статора в опорную систему координат, которая является стационарной относительно номинальной электрической частоты. Преобразование Парка определяется

Ps=23[cosθeпотому что(θe2π3)потому что(θe+2π3)sinθesin(θe2π3)sin(θe+2π3)121212],

где θe - электрический угол.

Преобразование Park используется, чтобы задать уравнения асинхронной машины в относительных единицах. Уравнения напряжения статора заданы как

vds=1ωbasedψdsdtωψqs+Rsids,

vqs=1ωbasedψqsdt+ωψds+Rsiqs,

и

v0s=1ωbasedψ0sdt+Rsi0s,

где:

  • vds, vqs и v0s являются d -осью, q -осью и напряжениями статора с нулевой последовательностью, заданными как

    [vdsvqsv0s]=Ps[vavbvc].

    va, vb и vc являются напряжениями статора через порты ~1 и ~2.

  • ωbase - базовая электрическая скорость в относительных единицах.

  • ψds, ψqs и ψ0s являются d -осью, q -осью и потоками статора с нулевой последовательностью.

  • Rs - сопротивление статора.

  • ids, iqs и i0s являются d -осью, q -осью и токами статора с нулевой последовательностью, заданными как

    [idsiqsi0s]=Ps[iaibic].

    ia, ib и ic являются токами статора, протекающими от порта ~1 к порту ~2.

Уравнения напряжения ротора заданы как

vdr=1ωbasedψdrdt(ωωr)ψqr+Rrdidr=0

и

vqr=1ωbasedψqrdt+(ωωr)ψdr+Rrdiqr=0,

где:

  • vdr и vqr являются d напряжениями ротора по оси и q.

  • ψdr и ψqr являются потокосцеплениями d оси и q оси ротора.

  • ω - синхронная скорость в относительных единицах. Для синхронной системы координат значение равно 1.

  • ωr - механическая скорость вращения в относительных единицах.

  • Rrd - сопротивление ротора, относящееся к статору.

  • idr и iqr являются токами ротора d оси и q оси.

Уравнения редактирования потока статора заданы

ψds=Lssids+Lmidr,

ψqs=Lssiqs+Lmiqr,

и

ψ0s=Lssi0s,

где Lss - самоиндуктивность статора, а Lm - индуктивность намагничивания.

Уравнения редактирования потока ротора заданы как

ψdr=Lrrdidr+Lmids

и

ψqr=Lrrdiqr+Lmiqs,

где Lrrd - самоиндуктивность ротора, относящаяся к статору.

Крутящий момент ротора задан как

T=ψdsiqsψqsids.

Lss самоиндуктивности статора, Lls индуктивности утечек статора и намагничивание Lm индуктивности связаны

Lss=Lls+Lm.

Самоиндуктивность Lrrd ротора, Llrd индуктивности утечек ротора и намагничивание Lm индуктивности связаны

Lrrd=Llrd+Lm.

Когда предусмотрена кривая насыщения, уравнения для определения насыщенной индуктивности намагничивания как функции намагниченного потока:

Lm_sat=f(ψm)

ψm=ψdm2+ψqm2

При отсутствии насыщения уравнение уменьшается до

Lm_sat=Lm

Графическое изображение и Параметры отображения

Можно выполнить графическое изображение и отображение действий с помощью меню Electrical в контекстном меню блока.

Щелкните правой кнопкой мыши блок и в Electrical меню выберите опцию:

  • Display Base Values - Отображает основные значения машины в относительных единицах в MATLAB® Командное окно.

  • Plot Torque Speed (SI) - строит графики зависимости момента от скорости, измеренные в модулях СИ, в графическом окне MATLAB с использованием текущих параметров машины.

  • Plot Torque Speed (pu) - строит графики зависимости момента от скорости, обе измеренные в относительных единицах, в графическом окне MATLAB с использованием текущих параметров машины.

  • Plot Open-Circuit Saturation - строит графики напряжения разъема от тока без линии нагрузки, оба в относительных единицах, в графическое окно MATLAB. График содержит три следа:

    • Ненасыщенный - индуктивность намагничивания статора (ненасыщенная).

    • Насыщенный - Интерполяционная таблица разомкнутой цепи (v от i), которую вы задаете.

    • Выведено - Интерполяционная таблица разомкнутой цепи, полученная из указанной вами интерполяционной таблицы разомкнутой цепи в относительных единицах (v от i). Эти данные используются для вычисления насыщенной индуктивности намагничивания, Lm_sat и коэффициента насыщения, Ks, от магнитного потокосцепления, ψm, характеристик.

  • Plot Saturation Factor - строит графики коэффициента насыщения, Ks, от магнитного потокосцепления, ψm, в графическом окне MATLAB с использованием параметров машины. Этот параметр получают из других параметров, которые вы задаете:

    • Отсутствие нагрузки линии данные насыщения тока, i

    • Данные о насыщении напряжения на клемме, v

    • Индуктивность утечек, Lls

  • Plot Saturated Inductance - графики намагничивания индуктивности, Lm_sat, от магнитного потокосцепления, ψm, в графическом окне MATLAB с использованием параметров машины. Этот параметр получают из других параметров, которые вы задаете:

    • Отсутствие нагрузки линии данные насыщения тока, i

    • Данные о насыщении напряжения на клемме, v

    • Индуктивность утечек, Lls

Для реализации СИ v находится в V (фазовая RMS) и i находится в A (rms).

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.

Тип переменных, которые видны в настройках Variables, зависит от метода инициализации, который вы выбираете, в настройках Main для параметра Initialization option. Чтобы задать целевые значения с помощью:

  • Переменные Flux - Установите параметр Initialization option равным Set targets for flux variables.

  • Данные из анализа загрузка-поток - Установите параметр Initialization option равным Set targets for load flow variables.

Если вы выбираете Set targets for load flow variablesЧтобы полностью задать начальное условие, необходимо включить ограничение инициализации в виде высокоприоритетного целевого значения. Например, если Ваша асинхронная машина связана с Inertia блок, начальное условие для асинхронной машины полностью определено, если, в Variables параметрах настройки Inertia блок, Priority для Rotational velocity установлен в High. Кроме того, можно задать Priority на None для Inertia блоков Rotational velocity и вместо этого установите Priority для блоков Slip, Real power generated или Mechanical power consumed асинхронных машин High.

Порты

Вход

расширить все

Порт вектора физического сигнала сопоставлен с измерениями в относительных единицах машины. Векторные элементы:

  • pu_torque

  • pu_velocity

  • pu_vds

  • pu_vqs

  • pu_v0s

  • pu_ids

  • pu_iqs

  • pu_i0s

Сохранение

расширить все

Механический вращательный порт сопоставлен с ротором машины.

Механический вращательный порт сопоставлен с корпусом машины.

Расширяемый трехфазный порт сопоставлен с соединениями положительного конца статора.

Расширяемый трехфазный порт сопоставлен с соединениями отрицательного конца статора.

Параметры

расширить все

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

Главный

Номинальная очевидная степень асинхронной машины.

Линейное напряжение RMS.

Номинальная электрическая частота, соответствующая номинальной видимой степени.

Количество пар шестов машины.

Единичная система для параметризации блоков. Выберите между SI, международная система единиц и Per unit, система в относительных единицах.

Зависимости

Выбор:

  • SI отображает параметры СИ в настройках Impedances и Saturation.

  • Per unit отображает параметры в относительных единицах в настройках Impedances и Saturation.

Опция для задания одиночной или двойной беличьей клетки для машины.

Установка этого параметра на Double squirrel cage отображает Impedances параметры для второй клетки.

Модель нулевой последовательности:

  • Include - Приоритезируйте верность модели. Ошибка возникает, если вы Включите условия нулевой последовательности для симуляций, которые используют решатель Разбиения. Для получения дополнительной информации смотрите Увеличение скорости симуляции с помощью решателя секционирования.

  • Exclude - Приоритет скорости симуляции для симуляции рабочего стола или развертывания приложений.

Зависимости

Если для этого параметра задано значение:

  • Include и Parameterization unit установлено на SI - Виден параметр Stator zero-sequence reactance, X0 в настройках Impedances.

  • Include и Parameterization unit установлено на Per unit - Виден параметр Stator zero-sequence inductance, pu_L0 (pu) в настройках Impedances.

  • Exclude - Параметр нулевой последовательности статора в настройках Impedances не отображается.

Метод инициализации. Можно инициализировать машину для статической симуляции, используя данные потока или данные анализа потока нагрузки.

Если вы выбираете Set targets for load flow variablesЧтобы полностью задать начальное условие, необходимо включить ограничение инициализации в виде высокоприоритетного целевого значения. Например, если Ваша асинхронная машина связана с Inertia блок, начальное условие для асинхронной машины полностью определено, если, в Variables параметрах настройки Inertia блок, Priority для Rotational velocity установлен в High. Кроме того, можно задать Priority на None для Inertia блоков Rotational velocity и вместо этого установите Priority для блоков Slip, Real power generated или Mechanical power consumed асинхронных машин High.

Зависимости

Тип переменных, которые видны в настройках Variables, зависит от метода инициализации, который вы выбираете, в настройках Main для параметра Initialization option. Чтобы задать целевые значения с помощью:

  • Переменные Flux - Установите параметр Initialization option равным Set targets for flux variables.

  • Данные из анализа загрузка-поток - Установите параметр Initialization option равным Set targets for load flow variables.

Импедансы

Для параметра Parameterization unit в настройках Main выберите SI для раскрытия параметров или Per unit СИ для вывода параметров в относительных единицах.

Сопротивление статора.

Зависимости

Этот параметр видим, только если установить параметр Parameterization unit в настройке Main равным SI.

Реактивное сопротивление утечек статора.

Зависимости

Этот параметр видим, только если установить параметр Parameterization unit в настройке Main равным SI.

Сопротивление ротора, относящееся к статору.

Зависимости

Этот параметр видим, только если установить параметр Parameterization unit в настройке Main равным SI и параметр Squirrel cage в значении Main Single squirrel cage.

Реактивное сопротивление утечек ротора, относящееся к статору.

Зависимости

Этот параметр видим, только если установить параметр Parameterization unit в настройке Main равным SI и параметр Squirrel cage в значении Main Single squirrel cage.

Сопротивление ротора в клетке 1.

Зависимости

Этот параметр видим, только если установить параметр Parameterization unit в настройке Main равным SI и параметр Squirrel cage в значении Main Double squirrel cage.

Реактивное сопротивление утечек ротора в клетке 1.

Зависимости

Этот параметр видим, только если установить параметр Parameterization unit в настройке Main равным SI и параметр Squirrel cage в значении Main Double squirrel cage.

Сопротивление ротора в клетке 2.

Зависимости

Этот параметр видим, только если установить параметр Parameterization unit в настройке Main равным SI и параметр Squirrel cage в значении Main Double squirrel cage.

Реактивное сопротивление утечек ротора в клетке 2.

Зависимости

Этот параметр видим, только если установить параметр Parameterization unit в настройке Main равным SI и параметр Squirrel cage в значении Main Double squirrel cage.

Реактивное сопротивление намагничивания.

Зависимости

Этот параметр видим, только если установить параметр Parameterization unit в настройке Main равным SI.

Реактивное сопротивление нулевой последовательности статора.

Зависимости

Этот параметр видим, только если установить параметр Parameterization unit в настройке Main равным SI и параметр Zero sequence в значении Main Include.

Сопротивление статора в относительных единицах.

Зависимости

Этот параметр видим, только если установить параметр Parameterization unit в настройке Main равным Per unit.

Индуктивность утечек статора в относительных единицах.

Зависимости

Этот параметр видим, только если установить параметр Parameterization unit в настройке Main равным Per unit.

Сопротивление ротора в относительных единицах, относящееся к статору.

Зависимости

Этот параметр видим, только если установить параметр Parameterization unit в настройке Main равным Per unit и параметр Squirrel cage в значении Main Single squirrel cage.

Индуктивность утечек ротора в относительных единицах, относящаяся к статору.

Зависимости

Этот параметр видим, только если установить параметр Parameterization unit в настройке Main равным Per unit и параметр Squirrel cage в значении Main Single squirrel cage.

Сопротивление ротора в относительных единицах в клетке 1.

Зависимости

Этот параметр видим, только если установить параметр Parameterization unit в настройке Main равным Per unit и параметр Squirrel cage в значении Main Double squirrel cage.

Индуктивность утечек ротора в относительных единицах в клетке 1.

Зависимости

Этот параметр видим, только если установить параметр Parameterization unit в настройке Main равным Per unit и параметр Squirrel cage в значении Main Double squirrel cage.

Сопротивление ротора в относительных единицах в клетке 2.

Зависимости

Этот параметр видим, только если установить параметр Parameterization unit в настройке Main равным Per unit и параметр Squirrel cage в значении Main Double squirrel cage.

Индуктивность утечек ротора в относительных единицах в клетке 2.

Зависимости

Этот параметр видим, только если установить параметр Parameterization unit в настройке Main равным Per unit и параметр Squirrel cage в значении Main Double squirrel cage.

Индуктивность намагничивания в относительных единицах, то есть пиковое значение взаимной индуктивности статор-ротор.

Зависимости

Этот параметр видим, только если установить параметр Parameterization unit в настройке Main равным Per unit.

Индуктивность нулевой последовательности статора в относительных единицах.

Зависимости

Этот параметр видим, только если установить параметр Parameterization unit в настройке Main равным Per unit и параметр Zero sequence в значении Main Include.

Насыщение

Для параметра Parameterization unit в настройках Main выберите SI для раскрытия параметров или Per unit СИ для вывода параметров в относительных единицах.

Характеристика насыщения основана на машине, соединяемой в строении дельта-обмотки.

Представление блочного магнитного насыщения.

Зависимости

Если для этого параметра задано значение Open-circuit lookup table (v versus i)соответствующие параметры видны.

Данные о i тока заполняют v напряжения от тока поля i интерполяционной таблице. Этот параметр должен содержать вектор с как минимум 10 элементами.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Magnetic saturation representation установлен в Open-circuit lookup table (v versus i) и, в настройках Main, параметр Parameterization unit устанавливается на SI.

Данные v терминального напряжения заполняют интерполяционную таблицу v напряжения от тока i. Этот параметр должен содержать вектор с как минимум 10 элементами. Количество элементов должно совпадать с количеством элементов в векторе для параметра No-load line current saturation data, i (rms).

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Magnetic saturation representation установлен в Open-circuit lookup table (v versus i) и, в настройках Main, параметр Parameterization unit устанавливается на SI.

Данные о i тока заполняют v напряжения от тока поля i интерполяционной таблице. Этот параметр должен содержать вектор с как минимум 10 элементами.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Magnetic saturation representation установлен в Open-circuit lookup table (v versus i) и, в настройках Main, параметр Parameterization unit устанавливается на Per unit.

Данные v терминального напряжения заполняют интерполяционную таблицу v напряжения от тока i. Этот параметр должен содержать вектор с как минимум 10 элементами. Количество элементов должно совпадать с количеством элементов в векторе для параметра Per-unit no-load line current saturation data, i.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Magnetic saturation representation установлен в Open-circuit lookup table (v versus i) и, в настройках Main, параметр Parameterization unit устанавливается на Per unit.

Примеры моделей

Вопросы совместимости

расширить все

Поведение изменено в R2020a

Ссылки

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

[2] Лышевский, С. Е. Электромеханические системы, электрические машины и прикладная мехатроника. Бока Ратон, FL: CRC Press, 1999.

[3] Ojo, J. O., Consoli, A., and Lipo, T. A., «Улучшенная модель насыщенных асинхронных машин», Транзакции IEEE на отраслевых приложениях. Том 26, № 2, стр. 212-221, 1990.

Расширенные возможности

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

.
Введенный в R2013b
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте