Synchronous Machine (Six-Phase)

Шестифазная синхронная машина

Библиотека:
Simscape/Электрический/Электромеханический/Синхронный

Описание

Блок Synchronous Machine (Six-Phase) моделирует шестифазную синхронную машину, также известную как машина с двумя звездами.

Шестифазная синхронная машина имеет две группы обмоток статора: группу ABC и группу XYZ. Эти две группы имеют 30 степени фазовый сдвиг.

Эквивалентные схемы шестифазной синхронной машины для прямой оси, квадратурной оси и двух нулевых последовательностей:

Уравнения

Синхронные уравнения машины выражены относительно синхронно вращающейся системе координат, заданной как:

$θ_{e} (t) = N θ_{r} (t) + x_r o t o r_o f f s e t,$

где:

_θe - электрический угол ротора.
N - количество пар полюсов.
_θr - механический угол ротора.
x_rotor_offset 0 если вы задаете электрический угол ротора относительно оси d, или -pi/2 если задан электрический угол ротора относительно оси q.

Два преобразования Park сопоставляют уравнения синхронной машины с вращающейся системой координат относительно электрического угла. Преобразование Park для первой группы обмоток статора, группы ABC, определяется:

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

Преобразование Park для второй группы обмоток статора, группы XYZ, определяется:

$P_{s 2} = \frac{2}{3} [\begin{matrix} \cos (θ_{e} - \frac{π}{6}) & \cos (θ_{e} - \frac{5 π}{6}) & \cos (θ_{e} + \frac{π}{2}) \\ - \sin (θ_{e} - \frac{π}{6}) & - \sin (θ_{e} - \frac{5 π}{6}) & \sin (θ_{e} + \frac{π}{2}) \\ \frac{1}{2} & \frac{1}{2} & \frac{1}{2} \end{matrix}] .$

Преобразования Park используются, чтобы задать синхронные уравнения машины в относительных единицах.

Уравнения напряжения статора для группы ABC заданы:

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

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

$v_{01} = R_{s} i_{01} + \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ_{01}}{d t}$

где:

_vd1, _vq1 и _v01 являются d -осью, q -осью и ABC-напряжениями статора с нулевой последовательностью, заданными как:

$[\begin{matrix} v_{d 1} \\ v_{q 1} \\ v_{01} \end{matrix}] = P_{s 1} [\begin{matrix} v_{a} \\ v_{b} \\ v_{c} \end{matrix}] .$

_va, _vb и _vc являются напряжениями статора ABC, измеренными от порта ~ABC до нейтрального порта n1.
_ωbase - базовая электрическая скорость в относительных единицах.
_ψd1, _ψq1 и _ψ01 являются d -осью, q -осью и потоками статора с нулевой последовательностью для группы ABC.
_ωr - скорость вращения ротора в относительных единицах.
_Rs - сопротивление статора.
_id1, _iq1 и _i01 являются d -осью, q -осью и токами статора ABC с нулевой последовательностью, заданными как:

$[\begin{matrix} i_{d 1} \\ i_{q 1} \\ i_{01} \end{matrix}] = P_{s 1} [\begin{matrix} i_{A} \\ i_{B} \\ i_{C} \end{matrix}] .$

_ia, _ib и _ic являются токами статора ABC, протекающими от порта ~ABC к порту n1.

Уравнения напряжения статора для группы XYZ заданы:

$v_{d 2} = R_{s} i_{d 2} - ψ_{q 2} ω_{r} + \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ_{d 2}}{d t}$

$v_{q 2} = R_{s} i_{q 2} + ψ_{d 2} ω_{r} + \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ_{q 2}}{d t}$

$v_{02} = R_{s} i_{02} + \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ_{02}}{d t}$

где:

_vd2, _vq2 и _v02 являются d осью, q осью и XYZ напряжениями статора с нулевой последовательностью, заданными как:

$[\begin{matrix} v_{d 2} \\ v_{q 2} \\ v_{02} \end{matrix}] = P_{s 2} [\begin{matrix} v_{x} \\ v_{y} \\ v_{z} \end{matrix}] .$

_vx, _vy и _vz являются напряжениями статора XYZ, измеренными от порта ~XYZ до n2 нейтралей.
_ψd2, _ψq2 и _ψ02 являются d -осью, q -осью и потоками статора с нулевой последовательностью для группы XYZ.
_id2, _iq2 и _i02 являются d -осью, q -осью и XYZ-токами статора с нулевой последовательностью, заданными как:

$[\begin{matrix} i_{d 2} \\ i_{q 2} \\ i_{02} \end{matrix}] = P_{s 2} [\begin{matrix} i_{_{X}} \\ i_{Y} \\ i_{_{Z}} \end{matrix}] .$

_ix, _iy и _iz являются токами статора XYZ, протекающими от порта ~XYZ к порту n2.

Уравнения напряжения ротора заданы:

$v'_{f d} = R'_{f d} i'_{f d} + \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ'_{f d}}{d t}$

$v'_{k d} = R'_{k d} i'_{k d} + \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ'_{k d}}{d t} = 0$

$v'_{k q} = R'_{k q} i'_{k q} + \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d ψ'_{k q}}{d t} = 0$

где:

_v'fd - напряжение обмотки возбуждения, относящееся к стороне статора.
_v'kd и _v'kq являются напряжениями обмотки демпфера dq осей, относящимися к стороне статора. Все они равны 0.
_ψ'fd, _ψ'kd и _ψ'kq являются магнитными потоками, связывающими схему возбуждения, d обмотку демпфера оси и q обмотку демпфера.
_R'fd, _R'kd и _R'kq - сопротивления цепи возбуждения ротора, d обмотка демпфера оси и обмотка демпфера оси q.
_i'fd, _i'kd и _i'kq являются токами обмотки демпфера возбуждения и dq осей, относящимися к стороне статора.

Уравнения редактирования потока статора заданы:

$ψ_{d 1} = L_{l} i_{d 1} + L_{m d} (i_{d 1} + i_{d 2} + {i^{'}}_{f d} + {i^{'}}_{k d})$

$ψ_{q 1} = L_{l} i_{q 1} + L_{m q} (i_{q 1} + i_{q 2} + {i^{'}}_{k q})$

$ψ_{01} = L_{l} i_{01}$

$ψ_{d 2} = L_{l} i_{d 2} + L_{m d} (i_{d 1} + i_{d 2} + {i^{'}}_{f d} + {i^{'}}_{k d})$

$ψ_{q 2} = L_{l} i_{q 2} + L_{m q} (i_{q 1} + i_{q 2} + {i^{'}}_{k q})$

$ψ_{02} = L_{l} i_{02}$

где:

_Ll - индуктивность утечек статора.
_Lmd и _Lmq являются взаимными индуктивностями оси d статора и оси q.

Уравнения редактирования потока ротора заданы:

$ψ'_{f d} = L'_{l f d} i'_{f d} + L_{m d} (i_{d 1} + i_{d 2} + {i^{'}}_{f d} + {i^{'}}_{k d})$

$ψ'_{k d} = L'_{l k d} i'_{k d} + L_{m d} (i_{d 1} + i_{d 2} + {i^{'}}_{f d} + {i^{'}}_{k d})$

$ψ'_{k q} = L'_{l k q} i'_{k q} + L_{m q} (i_{q 1} + i_{q 2} + {i^{'}}_{k q})$

где:

_L'lfd - индуктивность обмотки возбуждения ротора.
_L'lkd - индуктивность обмотки демпфера d оси ротора.
_L'lkg - индуктивность обмотки демпфера q оси ротора.

Крутящий момент ротора определяется:

$T_{e} = ψ_{d 1} i_{q 1} - ψ_{q 1} i_{d 1} + ψ_{d 2} i_{q 2} - ψ_{q 2} i_{d 2} .$

Переменные

Настройки Variables позволяют вам 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.

Для этого блока настройки Variables видны только в том случае, если в настройках Initial Conditions параметр Initialization option установлен на Set targets for rotor angle and Park's transform variables.

Порты

Сохранение

расширить все

`fd+` - Обмотка возбуждения положительная клемма
электрический

Электрический порт сопоставлен с положительным контактом обмотки возбуждения.

`fd-` - Отрицательный вывод обмотки возбуждения
электрический

Электрический порт сопоставлен с отрицательным выводом обмотки возбуждения.

`R` - Ротор машины
механический

Механический вращательный порт сопоставлен с ротором машины.

`C` - Корпус машины
механический

Механический вращательный порт сопоставлен с корпусом машины.

`~ABC` - Обмотки ABC статора
электрический

Трехфазный электрический порт, сопоставленный с обмотками ABC статора.

`~XYZ` - Обмотки XYZ статора
электрический

Трехфазный электрический порт, сопоставленный с обмотками XYZ статора.

`n1` - нейтральная точка обмотки ABC
электрический

Электрический порт сопоставлен с нейтральной точкой строения обмотки ABC.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Zero sequence равным Include.

`n2` - нейтральная точка обмотки XYZ
электрический

Электрический порт сопоставлен с нейтральной точкой строения обмотки XYZ.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Zero sequence равным Include.

Параметры

расширить все

Главный

`Nominal power` - Номинальная степень
`100e3` `V*A` (по умолчанию) | скаляром

Номинальная степень.

`Nominal voltage (line-to-line,rms)` - Номинальное среднее квадратное напряжение корня
`240` `V` (по умолчанию) | скаляром

Номинальное среднее значение квадратного (RMS) линейного напряжения.

`Nominal electrical frequency` - Номинальная электрическая частота
`60` `Hz` (по умолчанию) | скаляром

Номинальная электрическая частота, при которой цитируется номинальная степень.

`Number of pole pairs` - Пары полюсов ротора
`2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Количество пар шестов машины.

`Zero sequence` - Модель нулевой последовательности
`Include` (по умолчанию) | `Exclude`

Модель нулевой последовательности с двумя опциями:

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.

`Rotor angle definition` - Контрольная точка 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. Если вы выбираете значение по умолчанию, потоки ротора и a-фазы выравниваются для нулевого угла ротора. В противном случае ток a-фазы генерирует максимальное значение крутящего момента для нулевого угла ротора.

Импедансы

`Stator resistance, Rs` - Сопротивление статора
`0.0288` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Сопротивление статора. Этот параметр должен быть больше 0.

`Stator leakage inductance, Ll` - Индуктивность утечек статора
`0.0969` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Индуктивность утечек статора. Этот параметр должен быть больше 0.

`Stator d-axis mutual inductance, Lmd` - d статора -ось взаимной индуктивности
`1.9583` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

d -ось взаимной индуктивности статора. Этот параметр должен быть больше 0 .

`Stator q-axis mutual inductance, Lmq` - q статора -ось взаимной индуктивности
`0.9045` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

q -ось взаимной индуктивности статора. Этот параметр должен быть больше 0 .

`Rotor field winding resistance, Rfd'` - Сопротивление обмотки возбуждения ротора
`0.0028` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Сопротивление обмотки возбуждения ротора. Этот параметр должен быть больше 0.

`Rotor field winding inductance, Llfd'` - Индуктивность обмотки возбуждения ротора
`0.0813` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Индуктивность обмотки возбуждения ротора. Этот параметр должен быть больше 0.

`Rotor d-axis damper winding resistance, Rkd'` - Сопротивление обмотки демпфера < reservedrangesplaceholder0 > оси
`0.0041` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Сопротивление обмотки демпфера ротора по оси d. Этот параметр должен быть больше 0.

`Rotor d-axis damper winding inductance, Llkd'` - Индуктивность обмотки демпфера d ротора -ось
`0.0918` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Индуктивность обмотки демпфера ротора по оси d. Этот параметр должен быть больше 0.

`Rotor q-axis damper winding resistance, Rkq'` - Сопротивление обмотки демпфера < reservedrangesplaceholder0 > оси
`0.0043` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Сопротивление обмотки демпфера ротора по оси q. Этот параметр должен быть больше 0.

`Rotor q-axis damper winding inductance, Llkq'` - Индуктивность обмотки демпфера q ротора -ось
`0.1174` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Индуктивность обмотки демпфера ротора по оси q. Этот параметр должен быть больше 0.

Начальные условия

`Initialization option` - Опция инициализации
`Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase` (по умолчанию) | `Set targets for rotor angle and Park's transform variables`

Модель для определения значений для определенных параметров и переменных в начале симуляции:

Чтобы задать рабочую точку независимо от подключенной сети, выберите Set real power, reactive power, terminal voltage and terminal phase.
Чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для основных переменных перед симуляцией с помощью настроек Переменных, выберите Set targets for rotor angle and Park's transform variables. Для получения дополнительной информации смотрите Задать приоритет и Начальный целевой объект для основных переменных.