PMSM (Six-Phase)

Шестифазный синхронный двигатель с постоянными магнитами с синусоидальным распределением потока

  • Библиотека:
  • Simscape/Электрический/Электромеханический/Постоянный магнит

Описание

Блок PMSM (Six-Phase) моделирует синхронную машину с постоянными магнитами (PMSM) с шестифазным статором со звездной обмоткой.

Шестифазный PMSM имеет две группы трехфазных обмоток статора: группу ABC и группу XYZ. Эти две группы имеют 30 степени фазовый сдвиг.

Рисунок показывает эквивалентную электрическую схему для обмоток статора.

Уравнения

Напряжения на обмотках статора определяются:

[vavbvcvxvyvz]=[Rs000000Rs000000Rs000000Rs000000Rs000000Rs][iaibicixiyiz]+[dψadtdψbdtdψcdtdψxdtdψydtdψzdt],

где:

  • va, vb и vc являются отдельными напряжениями фазы от порта ~ABC до нейтрального порта n1.

  • vx, vy и vz являются отдельными напряжениями фазы от порта ~XYZ до нейтрального порта n2.

  • Rs - эквивалентное сопротивление каждой обмотки статора.

  • ia, ib и ic являются токами, протекающими от порта ~ABC к порту n1.

  • ix, iy и iz являются токами, протекающими от порта ~XYZ к порту n2.

  • dψadt,dψbdt,dψcdt dψxdt, dψydt, и dψzdt - скорости изменения магнитного потока в каждой обмотке статора.

Постоянный магнит и шесть обмоток способствуют общему потоку, связывающему каждую обмотку. Общий поток определяется:

[ψaψbψcψxψyψz]=[LaaLabLacLaxLayLazLbaLbbLbcLbxLbyLbzLcaLcbLccLcxLcyLczLxaLxbLxcLxxLxyLxzLyaLybLycLyxLyyLyzLzaLzbLzcLzxLzyLzz][iaibicixiyiz]+[ψamψbmψcmψxmψymψzm],

где:

  • ψa, ψb, ψc, ψx, ψy, и ψz являются полными потоками, которые связывают каждую обмотку статора.

  • Laa, Lbb, Lcc, Lxx, Lyy, и Lzz являются самоиндукциями обмоток статора.

  • Lab, Lac, Lba и так далее являются взаимными индуктивностями обмоток статора.

  • ψam, ψbm, ψcm, ψxm, ψym, и ψzm являются потоками постоянного магнита, связывающими обмотки статора.

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

θe=Nθr+rotoroffset

Laa=Ls+Lmпотому что(2θe)Lbb=Ls+Lmпотому что(2(θe2π3))Lcc=Ls+Lmпотому что(2(θe+2π3))Lxx=Ls+Lmпотому что(2(θeπ6))Lyy=Ls+Lmпотому что(2(θe5π6))Lzz=Ls+Lmпотому что(2(θe+π2))Lab=Lba=MsLm(2cos(θe+π6))Lbc=Lcb=MsLmcos(2(θe+π62π3))Lca=Lac=MsLmпотому что(θe+π6+2π3)Lxy=Lyx=MsLmcos(2θe)Lyz=Lzy=MsLmпотому что(2(θe2π3))Lzx=Lxz=MsLmпотому что(2(θe+2π3))Lax=Lxa=3Ms+Lmпотому что(2(θeπ12))Lay=Lya=3Ms+Lmпотому что(2(θe5π12))Laz=Lza=Lmпотому что(2(θe+π4))Lbx=Lxb=Lmпотому что(2(θe5π12))Lby=Lyb=3Ms+Lmпотому что(2(θe+π4))Lbz=Lzb=3Ms+Lmпотому что(2(θeπ12))Lcx=Lxc=3Ms+Lmпотому что(2(θe+π4))Lcy=Lyc=Lmпотому что(2(θeπ12))Lcz=Lzc=3Ms+Lmпотому что(2(θe5π12))

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 задан 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.

Обмотка связи с постоянными магнитами a-a' на максимуме, когда θe = 0 ° и нули, когда θe = 90 °. Поэтому связанный поток мотора определяется:

[ψamψbmψcmψxmψymψzm]=[ψmcosθeψmcos(θe2π/3)ψmcos(θe+2π/3)ψmcos(θeπ/6)ψmcos(θe5π/6)ψmcos(θe+π/2)],

где ψm - редактирование потока постоянных магнитов.

Упрощенные электрические уравнения

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

Развязанное преобразование определяется:

P(θe)=13[cosθecos(θe2π3)cos(θe+2π3)cos(θeπ6)cos(θe5π6)cos(θe+π2)sinθesin(θe2π3)sin(θe+2π3)sin(θeπ6)sin(θe5π6)sin(θe+π2)11212323200323212121111000000111].

Матрица преобразования, P, имеет это псевдоортогональное свойство:

P1(θe)=3PT(θe).

Использование развязанного преобразования на напряжениях и токах обмотки статора преобразует их в dq0 систему координат, которая не зависит от угла ротора.

Чтобы получить d-ось, q-ось и напряжения статора с нулевой последовательностью и потокосцепления для групп ABC и XYZ, примените преобразование к уравнениям потокосцепления напряжения и потока:

[vdvqvz1vz2v01v02]=[Rs000000Rs000000Rs000000Rs000000Rs000000Rs][idiqiz1iz2i01i02]+[ψqψd0000]Nω+ddt[ψdψqψz1ψz2ψ01ψ02]

[ψdψqψz1ψz2ψ01ψ02]=[Ld000000Lq000000L0000000L0000000L0000000L0][idiqiz1iz2i01i02]+[ψm00000]

где:

  • vd, vq, vz1, vz2, v01, и v02 d, q, z1, и z2 компоненты и напряжения статора нулевой последовательности для ABC и групп XYZ, определенных:

    [vdvqvz1vz2v01v02]=P[vavbvcvxvyvz].

  • id, iq, iz1, iz2, i01, и i02 d - ось, q - ось и ток статора нулевой последовательности для ABC и групп XYZ, определенных:

    [idiqiz1iz2i01i02]=P[iaibicixiyiz].

  • Ld=Ls+4Ms+3Lm - индуктивность d оси статора.

  • Lq=Ls+4Ms3Lm - индуктивность q оси статора.

  • L0=Ls2Ms - индуктивность нулевой последовательности статора.

  • ω - механическая скорость вращения ротора.

  • N - количество пар полюсов постоянных магнитов ротора.

Уравнение крутящего момента определяется:

T=3N[iq(idLd+ψm)idiqLq].

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 электрический порт, сопоставленный с обмотками ABC статора.

Трехфазный электрический порт, сопоставленный с обмотками XYZ статора.

Электрический порт сопоставлен с нейтральной точкой строения обмотки ABC.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Zero sequence равным Include.

Электрический порт сопоставлен с нейтральной точкой строения обмотки XYZ.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Zero sequence равным Include.

Механический вращательный порт сопоставлен с ротором мотора.

Механический вращательный порт сопоставлен с корпусом мотора.

Параметры

расширить все

Главный

Количество пар полюсов постоянных магнитов на роторе.

Редактирование с постоянными магнитами, заданное как Specify flux linkage, Specify torque constant, или Specify back EMF constant.

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.

Крутящий момент, константа для любой из обмоток статора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Permanent magnet flux linkage parameterization равным Specify torque constant.

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.

Параметризация статора, заданная как Specify Ld, Lq, and L0 или Specify Ls, Lm, and Ms.

d индуктивность оси.

Зависимости

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

q индуктивность оси .

Зависимости

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

Индуктивность нулевой последовательности.

Зависимости

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

Средняя индуктивность каждой из пяти обмоток статора.

Зависимости

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

Колебания самоиндуктивности и взаимной индуктивности обмоток статора с углом ротора.

Зависимости

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

Средняя взаимная индуктивность между обмотками статора.

Зависимости

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

Сопротивление каждой из обмоток статора.

Следует ли включать или исключать условия 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 Секционирования. Для получения дополнительной информации смотрите Увеличение скорости симуляции с помощью решателя секционирования.

  • Exclude - Исключить условия нулевой последовательности. Чтобы определить приоритеты скорости симуляции для симуляции рабочего стола или развертывания приложений, выберите эту опцию.

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 вы можете выбрать 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.

Механический

Инерция ротора, присоединенного к механическому поступательному порту R. Значение может быть нулем.

Вращательное демпфирование.

Примеры моделей

Six-Phase PMSM Torque Control

Шестифазное управление крутящим моментом PMSM

Управляйте крутящим моментом в тяговом приводе на основе шестифазной синхронной машины с постоянными магнитами (PMSM). Источник постоянного напряжения питает PMSM через два управляемых трехфазных преобразователя. PMSM работает как в моторном, так и в генерирующем режимах в соответствии с нагрузкой. Идеальный источник скорости вращения обеспечивает нагрузку. Подсистема управления использует разомкнутый подход для управления крутящим моментом и замкнутый подход для управления током. В каждый момент выборки запрос крутящего момента преобразуется в соответствующую ссылка тока. Текущее управление основано на ПИ. В симуляции используется несколько шагов крутящего момента как в режиме двигателя, так и в режиме генератора. Подсистема Возможностей содержит возможности, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Ссылки

[1] Krause, Paul, Oleg Wasynczuk, Scott Sudhoff, and Steven Pekarek, eds. Анализ электрических машин и приводных систем. Хобокен, Нью-Джерси, США: John Wiley & Sons, Inc., 2013. https://doi.org/10.1002/9781118524336.

[2] Су, Цзянь Ён, Цзинь Бо Ян и Гуи Цзе Ян. Исследования в области управления векторами и методы шестифазного PMSM. Перспективные исследования материалов 516-517 (май 2012): 1626-31. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.516-517.1626.

Расширенные возможности

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

.
Введенный в R2020b
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте