PMSM

Синхронный двигатель с постоянными магнитами с синусоидальным распределением потока

Библиотека:
Simscape/Электрический/Электромеханический/Постоянный магнит

Описание

Блок PMSM моделирует синхронный двигатель с постоянными магнитами с трехфазным статором с соединением обмоток в «звезду». Рисунок показывает эквивалентную электрическую схему для обмоток статора.

Для этого блока можно выбрать различные встроенные параметры. Для получения дополнительной информации см. раздел «Предопределенная параметризация».

Моторная Конструкция

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

Постоянные магниты генерируют магнитное поле ротора, которое создает синусоидальную скорость изменения потока с углом ротора.

Для соглашения о осях на предыдущем рисунке a-фазы и потоки постоянных магнитов выравниваются, когда механический угол ротора, _θr, равен нулю. Блок поддерживает определение второй оси ротора, в котором механический угол ротора определяется как угол между магнитной осью a-фазы и осью q ротора -.

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 отдельными фазными напряжениями на обмотках статора.
_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 так далее являются взаимными индуктивностями обмоток статора.
_ψam, _ψbm и _ψcm являются потоками постоянных магнитов, связывающими обмотки статора.

Индуктивности в обмотках статора являются функциями электрического угла ротора, заданными как:

$θ_{e} = N θ_{r} + r o t o r o f f s e t$

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

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

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

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

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

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

где:

_θr - механический угол ротора.
_θe - электрический угол ротора.
rotor offset 0 если вы задаете электрический угол ротора относительно оси D, или -pi/2 если вы задаете электрический угол ротора относительно оси q.
_Ls является самоиндуктивностью статора на фазу. Это значение является средней индуктивностью каждой из обмоток статора.
_Lm - индуктивность статора. Это значение является колебанием самоиндуктивности и взаимной индуктивности с изменением угла ротора.
_Ms является взаимной индуктивностью статора. Это значение является средней взаимной индуктивностью между обмотками статора.

a обмотки потокосцепления с постоянными магнитами является максимальным, когда _θe = 0 ° и нули _θe = 90 °. Поэтому связанный поток мотора определяется:

$[\begin{matrix} ψ_{a m} \\ ψ_{b m} \\ ψ_{c m} \end{matrix}] = [\begin{matrix} ψ_{m} \cos θ_{e} \\ ψ_{m} \cos (θ_{e} - 2 π / 3) \\ ψ_{m} \cos (θ_{e} + 2 π / 3) \end{matrix}]$

где _ψm - редактирование потока постоянных магнитов.

Упрощенные электрические уравнения

Применение преобразования Парка к электрическим уравнениям блока создает выражение для крутящего момента, которое не зависит от угла ротора.

Преобразование Парка определяется:

$P = 2 / 3 [\begin{matrix} \cos θ_{e} & \cos (θ_{e} - 2 π / 3) & \cos (θ_{e} + 2 π / 3) \\ - \sin θ_{e} & - \sin (θ_{e} - 2 π / 3) & - \sin (θ_{e} + 2 π / 3) \\ 0.5 & 0.5 & 0.5 \end{matrix}]$

где _θe - электрический угол, заданный как _Nθr. N - количество пар полюсов.

Использование преобразования Парка на напряжениях и токах обмотки статора преобразует их в систему координат dq0, который не зависит от угла ротора:

$[\begin{matrix} v_{d} \\ v_{q} \\ v_{0} \end{matrix}] = P [\begin{matrix} v_{a} \\ v_{b} \\ v_{c} \end{matrix}]$

$[\begin{matrix} i_{d} \\ i_{q} \\ i_{0} \end{matrix}] = P [\begin{matrix} i_{a} \\ i_{b} \\ i_{c} \end{matrix}] .$

Применение преобразования Парка к первым двум электрическим уравнениям приводит к следующим уравнениям, которые определяют поведение блоков:

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

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

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

$T = \frac{3}{2} N (i_{q} (i_{d} L_{d} + ψ_{m}) - i_{d} i_{q} L_{q}),$

где:

_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.
ω - механическая скорость вращения ротора.
N - количество пар полюсов постоянных магнитов ротора.
T - крутящий момент ротора. Крутящий момент течет от корпуса мотора (блокирующий физический порт C) к ротору мотора (блокирующий физический порт R).

Блок PMSM использует исходную, неортогональную реализацию преобразования Park. Если вы пытаетесь применить альтернативную реализацию, вы получаете различные результаты для напряжения dq0 и токов.

Альтернативный поток Редактирования параметризация

Можно параметризовать двигатель с помощью констант коэффициента противо-ЭДС или крутящего момента, которые чаще всего приводятся в таблицах данных электродвигателя при помощи опции Permanent magnet flux linkage.

Коэффициент противо-ЭДС, постоянная определяется как пиковое напряжение, индуцируемое постоянными магнитами в каждой из фаз на модуль скорости вращения. Это связано с пиковым потоком постоянных магнитов, редактирования:

$k_{e} = N ψ_{m} .$

Из этого определения следует, что коэффициент противо-ЭДС _eph для одной фазы определяется:

$e_{p h} = k_{e} ω .$

Константа крутящего момента определяется как пиковый крутящий момент, вызываемый каждой из фаз на единичный ток. Он численно идентичен по значению коэффициента противо-ЭДС, постоянная, когда оба выражены в модули СИ:

$k_{t} = N ψ_{m} .$

Когда _Ld = Lq, и когда токи во всех трех фазах сбалансированы, из этого следует, что объединенный T крутящего момента задается:

$T = \frac{3}{2} k_{t} i_{q} = \frac{3}{2} k_{t} I_{p k},$

где _Ipk - пиковый ток в любой из трех обмоток.

Из этого следует, что коэффициент 3/2 является установившейся суммой крутящих моментов от всех фаз. Поэтому _kt крутящего момента также может быть определено как:

$k_{t} = \frac{2}{3} (\frac{T}{I_{p k}}),$

где T - измеренный суммарный крутящий момент при испытании сбалансированным трехфазным током с пиковой линией напряжением _Ipk Запись в терминах тока линии RMS:

$k_{t} = \frac{\sqrt{2}}{3} \frac{T}{i_{l i n e, r m s}} .$

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 намагничивания, зависит от индуцированного напряжения линии RMS к нейтралю статора, $V_{m_{r m s}}^{}$ :

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

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.

Предопределенная параметризация

Существует несколько доступных встроенных параметров для блока PMSM.

Эти данные предварительной параметризации позволяют настроить блок для представления компонентов определенными поставщиками. Параметризации этих синхронных двигателей с постоянными магнитами соответствуют таблицам данных производителя. Чтобы загрузить предопределенную параметризацию, щелкните гиперссылку Select a predefined parameterization в маске блока PMSM и выберите элемент, который вы хотите использовать, из списка доступных компонентов.

Примечание

Предопределенные параметризации компонентов Simscape используют доступные источники данных для подачи значений параметров. Инженерные суждения и упрощающие допущения используются для заполнения недостающих данных. В результате следует ожидать отклонений между моделируемым и фактическим физическим поведением. Чтобы гарантировать необходимую точность, вы должны проверить моделируемое поведение на основе экспериментальных данных и уточнить модели компонента по мере необходимости.

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

Главный

`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.

`Modeling fidelity` - Точность моделирования
`Constant Ld, Lq and PM` (по умолчанию) | `Tabulated Ld, Lq and PM`

Выберите точность моделирования:

Constant Ld, Lq and PM - Ld, Lq и PM значения являются постоянными и определяются их соответствующими параметрами.
Tabulated Ld, Lq and PM - Ld, Lq и PM значения вычисляются в режиме онлайн из интерполяционных таблиц токов DQ следующим образом:

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

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

$λ_{P M} = f_{2} (i_{d}, i_{q})$

Зависимости

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

`Number of pole pairs` - Количество пар полюсов
`6` (по умолчанию)

Количество пар полюсов постоянных магнитов на роторе.

`Permanent magnet flux linkage parameterization` - Параметризация потокосцепления с постоянными магнитами
`Specify flux linkage` (по умолчанию) | `Specify torque constant` | `Specify back EMF constant`

Выберите Specify flux linkage, Specify torque constant, или Specify back EMF constant.

`Permanent magnet flux linkage` - редактирование с постоянными магнитами
`0.03` `Wb` (по умолчанию)

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Permanent magnet flux linkage parameterization равным Specify flux linkage и Modeling fidelity к Constant Ld, Lq and PM.

`Torque constant` - Крутящий момент константа
`0.18` `N*m/A` (по умолчанию)

Крутящий момент, константа для любой из обмоток статора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Permanent magnet flux linkage parameterization равным Specify torque constant и Modeling fidelity к Constant Ld, Lq and PM.

`Back EMF constant` - Коэффициент противо-ЭДС, постоянная
`0.18` `V*s/rad` (по умолчанию)

Коэффициент противо-ЭДС, постоянная с любой из обмоток статора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Permanent magnet flux linkage parameterization равным Specify back EMF constant и Modeling fidelity к Constant Ld, Lq and PM.

`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, Lq and PM.

`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, Lq and PM.

`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, Lq and PM.

`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, Lq and PM.

`Ld matrix, Ld(id,iq)` - Матрица Ld
`0.0002 * 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, Lq and PM.

`Lq matrix, Lq(id,iq)` - матрица Lq
`0.0002 * 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, Lq and PM.

`Permanent magnet flux linkage, PM(id,iq)` - редактирование с постоянными магнитами
`0.1 * ones(3, 3)` `Wb` (по умолчанию)

Поток постоянных магнитов редактирования.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите:

Stator parameterization с Specify Ld, Lq, and L0
Modeling fidelity с Tabulated Ld, Lq and PM
Permanent magnet flux linkage parameterization с Specify flux linkage

`Torque constant matrix, kt(iD,iQ)` - Матрица постоянной силы
`0.18 * ones(3, 3)` `N*m/A` (по умолчанию)

Матрица крутящих моментов константы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите:

Stator parameterization с Specify Ld, Lq, and L0
Modeling fidelity с Tabulated Ld, Lq and PM
Permanent magnet flux linkage parameterization с Specify torque constant

`Back EMF constant matrix, ke(iD,iQ)` - редактирование с постоянными магнитами
`0.18 * ones(3, 3)` `V/(rad/s)` (по умолчанию)

Коэффициент противо-ЭДС, постоянная матрица.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите:

Stator parameterization с Specify Ld, Lq, and L0
Modeling fidelity с Tabulated Ld, Lq and PM
Permanent magnet flux linkage parameterization с Specify back EMF constant

`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
`-0.0002` `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.

`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.

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

Электрическая Степень вспомогательное рулевое управление

Используйте синхронный двигатель с постоянными магнитами (PMSM), чтобы усилить приложенную драйвером силу в автомобильной системе рулевого управления с подкреплением.

Трехфазный привод PMSM

Синхронная машина с постоянными магнитами (PMSM) в строениях с обмоткой «звездой» и «дельта-обмоткой» и инвертор для использования в типичном гибридном транспортном средстве. Инвертор соединяется непосредственно с аккумулятором транспортного средства, но можно также реализовать промежуточный этап преобразователя постоянного тока. Можно использовать эту модель для разработки контроллера PMSM, выбрав архитектуру и усиления, чтобы достичь желаемой эффективности. Чтобы проверить время включения и выключения IGBT, можно заменить устройства IGBT на более подробный блок N-канала IGBT. Для полного моделирования транспортного средства можно использовать блок Motor & Drive (Уровень Системы), чтобы абстрагировать PMSM, инвертор и контроллер с энергетической моделью. Резистор Gmin обеспечивает очень маленькую проводимость к земле, которая улучшает числовые свойства модели при использовании решателя с переменным шагом.

Parameterize a Permanent Magnet Synchronous Motor

Параметризация синхронного двигателя с постоянными магнитами

Оцените коэффициент противо-ЭДС и константы крутящего момента синхронного двигателя с постоянными магнитами (PMSM) в блэкбоксе с неизвестного редактирования потока. Можно использовать коэффициент противо-ЭДС или константу крутящего момента, чтобы описать редактирование потока и параметризовать блок Simscape™ Electrical™ PMSM. Эта параметризация позволяет вам точно повторить поведение двигателя blackbox в симуляции.

Three-Phase PMSM Drive with Thermal Model

Трехфазный привод PMSM с тепловой моделью

Синхронная машина с постоянными магнитами (PMSM) и инвертор для использования в типичном гибридном транспортном средстве. PMSM включает тепловую модель и эмпирические потери в железе. Инвертор соединяется непосредственно с аккумулятором транспортного средства, но можно также реализовать промежуточный этап преобразователя постоянного тока. Можно использовать эту модель для разработки контроллера PMSM, выбрав архитектуру и усиления, чтобы достичь желаемой эффективности. 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

PMSM

Описание

Моторная Конструкция

Уравнения

Упрощенные электрические уравнения

Альтернативный поток Редактирования параметризация

Вычисление потерь в железе

Предопределенная параметризация

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

Главный

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

Modeling fidelity - Точность моделирования Constant Ld, Lq and PM (по умолчанию) | Tabulated Ld, Lq and PM

Зависимости

Number of pole pairs - Количество пар полюсов 6 (по умолчанию)

Permanent magnet flux linkage parameterization - Параметризация потокосцепления с постоянными магнитами Specify flux linkage (по умолчанию) | Specify torque constant | Specify back EMF constant

Permanent magnet flux linkage - редактирование с постоянными магнитами 0.03 Wb (по умолчанию)

Зависимости

Torque constant - Крутящий момент константа 0.18 N*m/A (по умолчанию)

Зависимости

Back EMF constant - Коэффициент противо-ЭДС, постоянная 0.18 V*s/rad (по умолчанию)

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 0.0002 * ones(3, 3) H (по умолчанию)

Зависимости

Lq matrix, Lq(id,iq) - матрица Lq 0.0002 * ones(3, 3) H (по умолчанию)

Зависимости

Permanent magnet flux linkage, PM(id,iq) - редактирование с постоянными магнитами 0.1 * ones(3, 3) Wb (по умолчанию)

Зависимости

Torque constant matrix, kt(iD,iQ) - Матрица постоянной силы 0.18 * ones(3, 3) N*m/A (по умолчанию)

Зависимости

Back EMF constant matrix, ke(iD,iQ) - редактирование с постоянными магнитами 0.18 * ones(3, 3) V/(rad/s) (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 -0.0002 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

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

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`

`Modeling fidelity` - Точность моделирования
`Constant Ld, Lq and PM` (по умолчанию) | `Tabulated Ld, Lq and PM`

`Number of pole pairs` - Количество пар полюсов
`6` (по умолчанию)

`Permanent magnet flux linkage parameterization` - Параметризация потокосцепления с постоянными магнитами
`Specify flux linkage` (по умолчанию) | `Specify torque constant` | `Specify back EMF constant`

`Permanent magnet flux linkage` - редактирование с постоянными магнитами
`0.03` `Wb` (по умолчанию)

`Torque constant` - Крутящий момент константа
`0.18` `N*m/A` (по умолчанию)

`Back EMF constant` - Коэффициент противо-ЭДС, постоянная
`0.18` `V*s/rad` (по умолчанию)

`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
`0.0002 * ones(3, 3)` `H` (по умолчанию)

`Lq matrix, Lq(id,iq)` - матрица Lq
`0.0002 * ones(3, 3)` `H` (по умолчанию)

`Permanent magnet flux linkage, PM(id,iq)` - редактирование с постоянными магнитами
`0.1 * ones(3, 3)` `Wb` (по умолчанию)

`Torque constant matrix, kt(iD,iQ)` - Матрица постоянной силы
`0.18 * ones(3, 3)` `N*m/A` (по умолчанию)

`Back EMF constant matrix, ke(iD,iQ)` - редактирование с постоянными магнитами
`0.18 * ones(3, 3)` `V/(rad/s)` (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
`-0.0002` `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`

`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`

`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 ®