Surface Mount PMSM

Трехфазный синхронный двигатель c поверхностной установкой постоянных магнитов с синусоидальной противоэлектродвижущей силой

  • Библиотека:
  • Powertrain Blockset / Движение / Электродвигатели и Инверторы

    Motor Control Blockset / Электрические системы / Двигатели

  • Surface Mount PMSM block

Описание

Блок Surface Mount PMSM реализует трехфазный внешний постоянный магнит синхронный двигатель (PMSM) с синусоидальной противоэлектродвижущей силой. Блок использует трехфазные входные напряжения, чтобы отрегулировать отдельные токи фазы, позволяя управление крутящего момента двигателя или скорости.

По умолчанию блок устанавливает параметр Simulation type на Continuous использовать время непрерывной выборки в процессе моделирования. Если вы хотите сгенерировать код для двойных и одинарных точностей фиксированного шага, рассматривая установку параметра на Discrete. Затем задайте параметр Sample Time, Ts.

На вкладке Parameters, если вы выбираете Back-emf или Torque constant, блок реализует одно из этих уравнений, чтобы вычислить постоянное постоянное потокосцепление.

УстановкаУравнение
Back-emf

λpm=13Ke1000P602π

Torque constant

λpm=23KtP

Моторная конструкция

Этот рисунок показывает моторную конструкцию с однополюсной парой на двигателе.

Моторное магнитное поле из-за постоянных магнитов создает синусоидальную скорость изменения потока с моторным углом.

Для соглашения осей a - выравниваются фаза и потоки постоянного магнита, когда моторный угол θr является нулем.

Трехфазная синусоидальная электрическая система модели

Блок реализует эти уравнения, описанные в моторной системе координат потока (dq система координат). Все количества в моторной системе координат отнесены в статор.

ωe=Pωmddtid=1LdvdRLdid+LqLdPωmiq

ddtiq=1LqvqRLqiqLdLqPωmidλpmPωmLq

Te=1.5P[λpmiq+(LdLq)idiq]

Lq и индуктивность Ld представляют отношение между индуктивностью фазы и моторным положением из-за выступа моторных магнитов. Для поверхностного монтажа PMSM, Ld=Lq.

Уравнения используют эти переменные.

Lq, Ld

q-и d-составляющие-индукции (H)

R

Сопротивление обмоток статора (Ом)

iq, id

q-и токи d-оси (A)

vq, vd

q-и напряжения d-оси (V)

ωm

Угловая механическая скорость двигателя (rad/s)

ωe

Угловая электрическая скорость двигателя (rad/s)

λpm

Потокосцепление постоянного магнита (Wb)

Ke

Противоэлектродвижущая сила (EMF) (Vpk_LL/krpm, где Vpk_LL является пиковым измерением от линии к линии напряжения),

Kt

Закрутите постоянный (N · m/A)

P

Количество пар полюсов

Te

Электромагнитный крутящий момент (Nm)

Θe

Электрический угол (рад)

Механическая система

Моторной скоростью вращения дают:

ddtωm=1J(TeTfFωmTm)dθmdt=ωm

Уравнения используют эти переменные.

J

Объединенная инерция двигателя и загрузки (kgm^2)

F

Объединенное вязкое трение двигателя и загрузка (N · m / (rad/s))

θm

Моторное механическое угловое положение (рад)

Tm

Крутящий момент вала двигателя (Nm)

Te

Электромагнитный крутящий момент (Nm)

Tf

Вал двигателя статический момент трения (Nm)

ωm

Угловая механическая скорость двигателя (rad/s)

Учет степени

Для учета степени блок реализует эти уравнения.

Сигнал шины ОписаниеПеременнаяУравнения

PwrInfo

PwrTrnsfrd — Степень передается между блоками

  • Положительные сигналы указывают на поток в блок

  • Отрицательные сигналы указывают, вытекают из блока

PwrMtr

Механическая энергия

Pmot

Pmot= ωmTe
PwrBus

Электроэнергия

Pbus

Pbus= vania+ vbnib+vcnic

PwrNotTrnsfrd — Степень, пересекающая контур блока, но не переданный

  • Положительные сигналы указывают на вход

  • Отрицательные сигналы указывают на потерю

PwrElecLoss

Резистивные потери мощности

Pelec

Pelec= 32(Rsisd2+Rsisq2)
PwrMechLoss

Потеря механической энергии

Pmech

Когда Port Configuration установлен в Torque:

Pmech= (ωm2F+ |ωm|Tf)

Когда Port Configuration установлен в Speed:

Pmech= 0 

PwrStored — Сохраненный тариф на энергоносители изменения

  • Положительные сигналы указывают на увеличение

  • Отрицательные сигналы указывают на уменьшение

PwrMtrStored

Сохраненная моторная степень

Pstr

Pstr= Pbus+ Pmot+ Pelec + Pmech

Уравнения используют эти переменные.

Rs

Сопротивление статора (Ом)

ia, ib, ic

Фаза a Stator, b, и c ток (A)

isq, isd

Статор q-и токи d-оси (A)

van, vbn, vcn

Фаза a Stator, b, и c напряжение (V)

ωm

Угловая механическая скорость двигателя (rad/s)

F

Объединенный двигатель и загружает вязкое затухание N · m / (rad/s)

Te

Электромагнитный крутящий момент (Nm)

Tf

Объединенный двигатель и момент трения загрузки (Nm)

Порты

Входной параметр

развернуть все

Крутящий момент нагрузки на вале двигателя, Tm, в N · m.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Torque для параметра Port Configuration.

Скорость вращения двигателя, ωm, в rad/s.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Speed для параметра Port Configuration.

Напряжения терминала статора, Va, Vb и Vc, в V.

Вывод

развернуть все

Сигнал шины содержит эти вычисления блока.

Сигнал ОписаниеПеременнаяМодули

IaStator

Фаза Stator текущий A

ia

A

IbStator

Фаза Stator текущий B

ib

A

IcStator

Фаза Stator текущий C

ic

A

IdSync

Прямая текущая ось

id

A

IqSync

Квадратурная текущая ось

iq

A

VdSync

Прямое напряжение оси

vd

V

VqSync

Квадратурное напряжение оси

vq

V

MtrSpd

Угловая механическая скорость двигателя

ωm

рад/с

MtrPos

Моторное механическое угловое положение

θm

рад

MtrTrq

Электромагнитный крутящий момент

Te

PwrInfo

PwrTrnsfrd

PwrMtr

Механическая энергия

Pmot

W
PwrBus

Электроэнергия

Pbus

W

PwrNotTrnsfrd

PwrElecLoss

Резистивные потери мощности

Pelec

W
PwrMechLoss

Потеря механической энергии

Pmech

W

PwrStored

PwrMtrStored

Сохраненная моторная степень

Pstr

W

Фаза a, b, c текущий, ia, ib и ic, в A.

Крутящий момент двигателя, Tmtr, в N · m.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Speed для параметра Mechanical input configuration.

Угловая скорость двигателя, ωmtr, в rad/s.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите Torque для параметра Mechanical input configuration.

Параметры

развернуть все

Блокируйте опции

Эта таблица суммирует конфигурации порта.

Конфигурация портаСоздает Input portСоздает выходной порт

Torque

LdTrq

MtrSpd

Speed

Spd

MtrTrq

По умолчанию блок использует время непрерывной выборки в процессе моделирования. Если вы хотите сгенерировать код для целей с одинарной точностью, рассматривая установку параметра на Discrete.

Зависимости

Установка Simulation type к Discrete создает параметр Sample Time, Ts.

Шаг расчета интегрирования для дискретной симуляции, в s.

Зависимости

Установка Simulation type к Discrete создает параметр Sample Time, Ts.

Параметры

Моторные пары полюса, P.

Сопротивление фазы Stator на фазу, Rs, в Оме.

Индуктивность статора, Ldq, в H.

Постоянное постоянное потокосцепление, λpm, в Wb.

Противоэлектродвижущая сила, EMF, Ke, в пиковом Vpk_LL/krpm. Vpk_LL является пиковым измерением от линии к линии напряжения.

Чтобы вычислить постоянное постоянное потокосцепление, блок реализует это уравнение.

λpm=13Ke1000P602π

Постоянный крутящий момент, Kt, в N · m/A.

Чтобы вычислить постоянное постоянное потокосцепление, блок реализует это уравнение.

λpm=23KtP

Механические свойства двигателя:

  • Инерция, J, в kg.m^2

  • Вязкое затухание, F, в N · m / (rad/s)

  • Статическое трение, Tf, в N · m

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Torque параметр конфигурации.

Начальные значения

Начальная буква q-и токи d-оси, iq, id, в A.

Начальное моторное угловое положение, θm0, в рад.

Начальная скорость вращения двигателя, ωm0, в rad/s.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Torque параметр конфигурации.

Ссылки

[1] Kundur, P. Устойчивость энергосистемы и управление. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Макгроу Хилл, 1993.

[2] Андерсон, пополудни анализ неработающих энергосистем. Хобокен, NJ: нажатие Wiley-IEEE, 1995.

Расширенные возможности

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

Введенный в R2017a