Induction Machine Wound Rotor

Асинхронная машина с фазным ротором с параметризацией в единицах СИ или относительных

Библиотека:
Simscape/Электрический/Электромеханический/Асинхронный

Описание

Блок Induction Machine Wound Rotor моделирует асинхронную машину с фазным ротором с фундаментальными параметрами, выраженными в относительных единицах или в Международной системе единиц (СИ). Асинхронная машина с фазным ротором является типом асинхронной машины. Все соединения статора и ротора доступны на блоке. Поэтому можно смоделировать режимы мягкого запуска с помощью переключателя между строениями wye и delta или путем увеличения сопротивления ротора. Если вам не нужен доступ к обмоткам ротора, используйте вместо этого Induction Machine Squirrel Cage 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 или Floating Neutral. Если вам не нужно изменять сопротивление ротора, соедините порт ~1r' ротора с блоком Floating Neutral и порт ротора ~2r' с блоком Grounded Neutral.

Схема ротора относится к статору. Поэтому, когда вы используете блок в схеме, относите любые дополнительные параметры схемы к статору.

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.

Асинхронные уравнения машины выражены относительно синхронной системе координат, заданной как

$θ_{e} (t) = \int_{0}^{t} 2 π f_{r a t e d} d t,$

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

$P_{s} = \frac{2}{3} [\begin{matrix} \cos θ_{e} & потому что (θ_{e} - \frac{2 π}{3}) & потому что (θ_{e} + \frac{2 π}{3}) \\ - \sin θ_{e} & - sin (θ_{e} - \frac{2 π}{3}) & - sin (θ_{e} + \frac{2 π}{3}) \\ \frac{1}{2} & \frac{1}{2} & \frac{1}{2} \end{matrix}],$

где _θe - электрический угол.

Уравнения ротора преобразуются в другую систему координат, заданное различием между электрическим углом и продуктом угла, _и количеством пар полюсов N:

$P_{r} = \frac{2}{3} [\begin{matrix} \cos (θ_{e} - N θ_{r}) & потому что (θ_{e} - N θ_{r} - \frac{2 π}{3}) & потому что (θ_{e} - N θ_{r} + \frac{2 π}{3}) \\ - \sin (θ_{e} - N θ_{r}) & - sin (θ_{e} - N θ_{r} - \frac{2 π}{3}) & - sin (θ_{e} - N θ_{r} + \frac{2 π}{3}) \\ \frac{1}{2} & \frac{1}{2} & \frac{1}{2} \end{matrix}] .$

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

$v_{d s} = \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ_{d s}}{d t} - ω ψ_{q s} + R_{s} i_{d s},$

$v_{q s} = \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ_{q s}}{d t} + ω ψ_{d s} + R_{s} i_{q s},$

$v_{0 s} = \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ_{0 s}}{d t} + R_{s} i_{0 s},$

где:

_vds, _vqs и _v0s являются d -осью, q -осью и напряжениями статора с нулевой последовательностью, заданными как
$[\begin{matrix} v_{d s} \\ v_{q s} \\ v_{0 s} \end{matrix}] = P_{s} [\begin{matrix} v_{a} \\ v_{b} \\ v_{c} \end{matrix}] .$
_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
$[\begin{matrix} i_{d s} \\ i_{q s} \\ i_{0 s} \end{matrix}] = P_{s} [\begin{matrix} i_{a} \\ i_{b} \\ i_{c} \end{matrix}] .$
_ia, _ib и _ic являются токами статора, протекающими от порта ~1 к порту ~2.

Уравнения напряжения ротора заданы как

$v_{d r} = \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ_{d r}}{d t} - (ω - ω_{r}) ψ_{q r} + R_{r d} i_{d r},$

$v_{q r} = \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ_{q r}}{d t} + (ω - ω_{r}) ψ_{d r} + R_{r d} i_{q r},$

$v_{0 r} = \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ_{0 r}}{d t} + R_{r d} i_{0 s},$

где:

_vdr, _vqr и _v0r являются d осью, q осью и напряжениями ротора нулевой последовательности, заданными как
$[\begin{matrix} v_{d r} \\ v_{q r} \\ v_{0 r} \end{matrix}] = P_{r} [\begin{matrix} v_{a r} \\ v_{b r} \\ v_{c r} \end{matrix}] .$
_var, _vbr и _vcr являются напряжениями ротора через порты ~1r' и ~2r'.
_ψdr, _ψqr и _ψ0r являются d -осью, q -осью и потоками ротора с нулевой последовательностью.
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, _iqr и _i0r являются d -осью, q -осью и токами ротора с нулевой последовательностью, заданными как
$[\begin{matrix} i_{d r} \\ i_{q r} \\ i_{0 r} \end{matrix}] = P_{r} [\begin{matrix} i_{a r} \\ i_{b r} \\ i_{c r} \end{matrix}] .$
_iar, _ibr и _icr являются токами ротора, протекающими от порта ~1r' к порту ~2r'.

Уравнения редактирования потока статора заданы

$ψ_{d s} = L_{s s} i_{d s} + L_{m} i_{d r},$

$ψ_{q s} = L_{s s} i_{q s} + L_{m} i_{q r},$

$ψ_{0 s} = L_{s s} i_{0 s},$

где _Lss - самоиндуктивность статора, а _Lm - индуктивность намагничивания.

Уравнения редактирования потока ротора заданы как

$ψ_{d r} = L_{r r d} i_{d r} + L_{m} i_{d s}$

$ψ_{q r} = L_{r r d} i_{q r} + L_{m} i_{q s},$

$ψ_{0 r} = L_{r r d} i_{0 r},$

где _Lrrd - самоиндуктивность ротора, относящаяся к статору.

Крутящий момент ротора задан как

$T = ψ_{d s} i_{q s} - ψ_{q s} i_{d s} .$

_Lss самоиндуктивности статора, _Lls индуктивности утечек статора и намагничивание _Lm индуктивности связаны

$L_{s s} = L_{l s} + L_{m} .$

Самоиндуктивность _Lrrd ротора, _Llrd индуктивности утечек ротора и намагничивание _Lm индуктивности связаны

$L_{r r d} = L_{l r d} + L_{m} .$

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

$L_{m_s a t} = f (ψ_{m})$

$ψ_{m} = \sqrt{ψ_{d m}^{2} + ψ_{q m}^{2}}$

При отсутствии насыщения уравнение уменьшается до

$L_{m_s a t} = L_{m}$

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

Выход

расширить все

`pu` - Выходной порт измерения в относительных единицах
физический

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

`R` - Ротор машины
механический

Механический вращательный порт сопоставлен с ротором машины.

`C` - Корпус машины
механический

Механический вращательный порт сопоставлен с корпусом машины.

`~1` - Соединения положительного конца статора
электрический

Расширяемый трехфазный порт сопоставлен с соединениями положительного конца статора.

`~2` - Соединения отрицательного конца статора
электрический

Расширяемый трехфазный порт сопоставлен с соединениями отрицательного конца статора.

`~1r'` - Соединения с положительным концом ротора
электрический

Расширяемый трехфазный порт сопоставлен с соединениями положительного конца ротора.

`~2r'` - Соединения противоположного конца ротора
электрический

Расширяемый трехфазный порт сопоставлен с отрицательными концевыми соединениями ротора.

Параметры

расширить все

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

Главный

`Rated apparent power` - Номинальная видимая степень
`15e3` `V*A` (по умолчанию)

Номинальная очевидная степень асинхронной машины.

`Rated voltage` - Напряжение СРК
`220` `V` (по умолчанию)

Линейное напряжение RMS.

`Rated electrical frequency` - Номинальная электрическая частота
`60` `Hz` (по умолчанию)

Номинальная электрическая частота, соответствующая номинальной видимой степени.

`Number of pole pairs` - Пары шестов машины
`1` (по умолчанию)

Количество пар шестов машины.

`Parameterization unit` - Единичная система для параметризации блоков
`SI` (по умолчанию) | `Per unit`

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.

`Zero sequence` - Нулевая последовательность
`Include` (по умолчанию) | `Exclude`

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, L0 (pu) в настройках Impedances.
Exclude - Параметр нулевой последовательности статора в настройках Impedances не отображается.

`Initialization option` - Метод инициализации
`Set targets for flux variables` (по умолчанию) | `Set targets for load flow variables`

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

Зависимости

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.