Induction Motor

Трехфазный асинхронный двигатель

Библиотека:
Powertrain Blockset / Движение / Электродвигатели и Инверторы
Motor Control Blockset / Электрические системы / Двигатели

Описание

Блок Induction Motor реализует трехфазный асинхронный двигатель. 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.

Трехфазная синусоидальная электрическая система модели

Блок реализует уравнения, которые описываются в неподвижных относительно ротора (qd) координатах. D-ось выравнивается с осью a. Все количества в системе координат ротора отнесены в статор.

Блок использует эти уравнения, чтобы вычислить электрическую скорость (_ωem) и скорость скольжения (_ωslip).

$\begin{array}{l} ω_{e m} = P ω_{m} \\ ω_{s l i p} = ω_{s y n} - ω_{e m} \end{array}$

Чтобы вычислить dq ротор электрическая скорость относительно A-оси ротора (dA), блок использует различие между статором ось (da) скорость и скоростью скольжения:

$ω_{d A} = ω_{d a} - ω_{e m}$

Чтобы упростить уравнения для потока, напряжения и текущих преобразований, блок использует стационарную систему координат:

$\begin{array}{l} ω_{d a} = 0 \\ ω_{d A} = - ω_{e m} \end{array}$

Вычисление	Уравнение
Поток	$\begin{array}{l} \frac{d}{d t} [\begin{matrix} λ_{s d} \\ λ_{s q} \end{matrix}] = [\begin{matrix} v_{s d} \\ v_{s q} \end{matrix}] - R_{s} [\begin{matrix} i_{s d} \\ i_{s q} \end{matrix}] - ω_{d a} [\begin{matrix} 0 & - 1 \\ 1 & 0 \end{matrix}] [\begin{matrix} λ_{s d} \\ λ_{s q} \end{matrix}] \\ \frac{d}{d t} [\begin{matrix} λ_{r d} \\ λ_{r q} \end{matrix}] = [\begin{matrix} v_{r d} \\ v_{r q} \end{matrix}] - R_{r} [\begin{matrix} i_{r d} \\ i_{r q} \end{matrix}] - ω_{d A} [\begin{matrix} 0 & - 1 \\ 1 & 0 \end{matrix}] [\begin{matrix} λ_{r d} \\ λ_{r q} \end{matrix}] \end{array}$ $[\begin{matrix} \begin{matrix} λ_{s d} \\ λ_{s q} \end{matrix} \\ \begin{matrix} λ_{r d} \\ λ_{r q} \end{matrix} \end{matrix}] = [\begin{matrix} \begin{matrix} L_{s} & 0 \\ 0 & L_{s} \end{matrix} & \begin{matrix} L_{m} & 0 \\ 0 & L_{m} \end{matrix} \\ \begin{matrix} L_{m} & 0 \\ 0 & L_{m} \end{matrix} & \begin{matrix} L_{r} & 0 \\ 0 & L_{r} \end{matrix} \end{matrix}] [\begin{matrix} \begin{matrix} i_{s d} \\ i_{s q} \end{matrix} \\ \begin{matrix} i_{r d} \\ i_{r q} \end{matrix} \end{matrix}]$
Текущий	$[\begin{matrix} \begin{matrix} i_{s d} \\ i_{s q} \end{matrix} \\ \begin{matrix} i_{r d} \\ i_{r q} \end{matrix} \end{matrix}] = (\frac{1}{L_{m}^{2} - L_{r} L_{s}}) [\begin{matrix} \begin{matrix} - L_{r} & 0 \\ 0 & - L_{r} \end{matrix} & \begin{matrix} L_{m} & 0 \\ 0 & L_{m} \end{matrix} \\ \begin{matrix} L_{m} & 0 \\ 0 & L_{m} \end{matrix} & \begin{matrix} - L_{s} & 0 \\ 0 & - L_{s} \end{matrix} \end{matrix}] [\begin{matrix} \begin{matrix} λ_{s d} \\ λ_{s q} \end{matrix} \\ \begin{matrix} λ_{r d} \\ λ_{r q} \end{matrix} \end{matrix}]$
Индуктивность	$\begin{array}{l} L_{s} = L_{l s} + L_{m} \\ L_{r} = L_{l r} + L_{m} \end{array}$
Электромагнитный крутящий момент	$T_{e} = P L_{m} (i_{s q} i_{r d} - i_{s d} i_{r q})$
Инвариант степени dq преобразование, чтобы гарантировать, что dq и три степени фазы равны	$[\begin{matrix} v_{s d} \\ v_{s q} \end{matrix}] = \sqrt{\frac{2}{3}} [\begin{matrix} потому что (Θ_{d a}) & потому что (Θ_{d a} - \frac{2 π}{3}) & потому что (Θ_{d a} + \frac{2 π}{3}) \\ - sin (Θ_{d a}) & - sin (Θ_{d a} - \frac{2 π}{3}) & - sin (Θ_{d a} + \frac{2 π}{3}) \end{matrix}] [\begin{matrix} v_{a} \\ v_{b} \\ v_{c} \end{matrix}]$ $[\begin{matrix} i_{a} \\ i_{b} \\ i_{c} \end{matrix}] = \sqrt{\frac{2}{3}} [\begin{matrix} потому что (Θ_{d a}) & - sin (Θ_{d a}) \\ \begin{matrix} потому что (Θ_{d a} - \frac{2 π}{3}) \\ потому что (Θ_{d a} + \frac{2 π}{3}) \end{matrix} & \begin{matrix} - sin (Θ_{d a} - \frac{2 π}{3}) \\ - sin (Θ_{d a} + \frac{2 π}{3}) \end{matrix} \end{matrix}] [\begin{matrix} i_{s d} \\ i_{s q} \end{matrix}]$

Уравнения используют эти переменные.

_ωm	Скорость вращения ротора (rad/s)
_ωem	Электрическая скорость ротора (rad/s)
_ωslip	Электрическая скорость скольжения ротора (rad/s)
_ωsyn	Синхронная скорость ротора (rad/s)
_ωda	статор dq электрическая скорость относительно ротора ось (rad/s)
_ωdA	статор dq электрическая скорость относительно A-оси ротора (rad/s)
_Θda	статор dq электрический угол относительно ротора ось (рад)
_ΘdA	статор dq электрический угол относительно A-оси ротора (рад)
_Lq, _Ld	q-и d-составляющие-индукции (H)
_Ls	Индуктивность статора (H)
_Lr	Индуктивность ротора (H)
_Lm	Намагничивание индуктивности (H)
_Lls	Индуктивность утечки статора (H)
_Llr	Индуктивность утечки ротора (H)
_vsq, _vsd	Статор q-и напряжения d-оси (V)
_isq, _isd	Статор q-и токи d-оси (A)
_λsq, _λsd	Статор q-и поток d-оси (Wb)
_irq, _ird	Ротор q-и токи d-оси (A)
_λrq, _λrd	Ротор q-и поток d-оси (Wb)
_va, _vb, _vc	Фазы a напряжения статора, b, c (V)
_ia, _ib, _ic	Текущие фазы a статора, b, c (A)
_Rs	Сопротивление обмоток статора (Ом)
_Rr	Сопротивление обмоток ротора (Ом)
P	Количество пар полюсов
_Te	Электромагнитный крутящий момент (Nm)

Механическая система

Моторной скоростью вращения дают:

$\begin{matrix} \frac{d}{d t} ω_{m} = \frac{1}{J} (T_{e} - T_{f} - F ω_{m} - T_{m}) \\ \frac{d θ_{m}}{d t} = ω_{m} \end{matrix}$

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			Описание	Переменная	Уравнения
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd` — Степень передается между блоками Положительные сигналы указывают на поток в блок Отрицательные сигналы указывают, вытекают из блока	`PwrMtr`	Механическая энергия	_Pmot	$P_{m o t} = - ω_{m} T_{e}$
		`PwrBus`	Электроэнергия	_Pbus	$P_{b u s} = v_{a n} i_{a} + v_{b n} i_{b} + v_{c n} i_{c}$
	`PwrNotTrnsfrd` — Степень, пересекающая контур блока, но не переданный Положительные сигналы указывают на вход Отрицательные сигналы указывают на потерю	`PwrElecLoss`	Резистивные потери мощности	_Pelec	$P_{e l e c} = - (R_{s} i_{s d}^{2} + R_{s} i_{s q}^{2} + - R_{r} i_{r d}^{2} + R_{r} i_{r q}^{2})$
		`PwrMechLoss`	Потеря механической энергии	_Pmech	Когда Port Configuration установлен в `Torque`: $P_{m e c h} = - (ω_{m}^{2} F + \| ω_{m} \| T_{f})$ Когда Port Configuration установлен в `Speed`: $P_{m e c h} = 0$
	`PwrStored` — Сохраненный тариф на энергоносители изменения Положительные сигналы указывают на увеличение Отрицательные сигналы указывают на уменьшение	`PwrMtrStored`	Сохраненная моторная степень	_Pstr	$P_{s t r} = P_{b u s} + P_{m o t} + P_{e l e c} + P_{m e c h}$

Уравнения используют эти переменные.

_Rs	Сопротивление статора (Ом)
_Rr	Моторное сопротивление (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 ротора (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

`LdTrq` — Крутящий момент нагрузки на двигателе
`scalar`

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

Зависимости

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

`Spd` — Скорость вала ротора
`scalar`

Скорость вращения ротора, _ωm, в rad/s.

Зависимости

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

`PhaseVolt` — Напряжения терминала статора
1 - `3` массив

Напряжения терминала статора, _Va, _Vb и _Vc, в V.

Вывод

развернуть все

`Info` — Сигнал шины
шина

Сигнал шины содержит эти вычисления блока.

Сигнал			Описание	Переменная	Модули
`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 ротора	_ωm	рад/с
`MtrMechPos`			Угловое положение механического устройства ротора	_θm	рад
`MtrPos`			Ротор электрическое угловое положение	_θe	рад
`MtrTrq`			Электромагнитный крутящий момент	_Te	N·
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd`	`PwrMtr`	Механическая энергия	_Pmot	W
	`PwrTrnsfrd`	`PwrBus`	Электроэнергия	_Pbus	W
	`PwrNotTrnsfrd`	`PwrElecLoss`	Резистивные потери мощности	_Pelec	W
	`PwrNotTrnsfrd`	`PwrMechLoss`	Потеря механической энергии	_Pmech	W
	`PwrStored`	`PwrMtrStored`	Сохраненная моторная степень	_Pstr	W

`PhaseCurr` — Фаза a, b, c текущий
1 - `3` массив

Фаза a, b, c текущий, _ia, _ib и _ic, в A.

`MtrTrq` — Крутящий момент двигателя
`scalar`

Крутящий момент двигателя, _Tmtr, в N · m.

Зависимости

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

`MtrSpd` — Частота вращения двигателя
`scalar`

Угловая скорость двигателя, _ωmtr, в rad/s.

Зависимости

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

Параметры

развернуть все

Блокируйте опции

`Simulation type` — Выберите тип симуляции
`Continuous` (значение по умолчанию) | `Discrete`

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.

`Sample time, Ts` — Шаг расчета для дискретного интегрирования
0.001 (значение по умолчанию) | `scalar`

Шаг расчета интегрирования для дискретной симуляции, в s.

Зависимости

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

`Port configuration` — Выберите конфигурацию порта
`Torque` (значение по умолчанию) | `Speed`

Эта таблица суммирует конфигурации порта.

Конфигурация порта	Создает Input port	Создает выходной порт
`Torque`	`LdTrq`	`MtrSpd`
`Speed`	`Spd`	`MtrTrq`

Загрузите значения параметров

`File` — Путь к параметру двигателя ".m" или ".mat" файлу
`scalar`

Введите путь к параметру двигателя ".m" или ".mat" файлу что вы сохраненное использование инструмента оценки параметра Motor Control Blockset™. Можно также нажать кнопку Browse, чтобы переместиться и выбрать ".m" или ".mat" файл, и обновить параметр File с именем файла и путем. Для получения дополнительной информации связанный с процессом оценки параметра двигателя, смотрите Оценку Параметры PMSM Используя Рекомендуемое Оборудование.

Load from file - Нажмите эту кнопку, чтобы считать предполагаемые параметры двигателя из ".m" или ".mat" файла (обозначенный параметром File) и загрузить их с моторным блоком.
Save to file - Нажмите эту кнопку, чтобы считать параметры двигателя из моторного блока и сохранить их в ".m" или ".mat" файл (с именем файла и местоположением, которое вы задаете в параметре File).

Примечание

Прежде чем вы нажмете кнопку Save to file, гарантируете, что имя конечного файла в параметре File имеет или ".m" или ".mat" расширение. Если вы используете какое-либо другое расширение файла, блок отображает сообщение об ошибке.

Параметры

`Number of pole pairs, P` — Пары полюса
2 (значение по умолчанию) | `scalar`

Моторные пары полюса, P.

`Stator resistance and leakage inductance, Zs` — Сопротивление и индуктивность
[1.77 0.0139] (значение по умолчанию) | `vector`

Сопротивление статора, _RS, в Омах и индуктивности утечки, _Lls, в H.

`Rotor resistance and leakage inductance, Zr` — Сопротивление и индуктивность
[1.34 0.0121] (значение по умолчанию) | `vector`

Сопротивление ротора, _Rr, в Омах и индуктивности утечки, _Llr, в H.

`Magnetizing inductance, Lm` — Индуктивность
0.3687 (значение по умолчанию) | `scalar`

Намагничивая индуктивность, _Lm, в H.

`Physical inertia, viscous damping, static friction, mechanical` — Инерция, затухание, трение
[0.001 0 0] (значение по умолчанию) | `vector`

Механические свойства ротора:

Инерция, J, в kg · м^2
Вязкое затухание, F, в N · m / (rad/s)
Статическое трение, _Tf, в N · m

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Torque для Port configuration.

Начальные значения

`Initial mechanical position, theta_init` — Угловое положение
0 (значение по умолчанию) | `scalar`

Начальное угловое положение ротора, _θm0, в рад.

`Initial mechanical speed, omega_init` — Угловая скорость
0 (значение по умолчанию) | `scalar`

Начальная скорость вращения ротора, _ωm0, в rad/s.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Torque для Port configuration.

Ссылки

[1] Mohan, Нед. Усовершенствованные электроприводы: анализ, управление и моделирующий Используя Simulink. Миннеаполис, MN: MNPERE, 2001.

Расширенные возможности

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

Введенный в R2020b

Документация

Induction Motor

Описание

Трехфазная синусоидальная электрическая система модели

Механическая система

Учет степени

Порты

Входной параметр

LdTrq — Крутящий момент нагрузки на двигателе scalar

Зависимости

Spd — Скорость вала ротора scalar

Зависимости

PhaseVolt — Напряжения терминала статора1 - 3 массив

Вывод

Info — Сигнал шины шина

PhaseCurr — Фаза a, b, c текущий1 - 3 массив

MtrTrq — Крутящий момент двигателя scalar

Зависимости

MtrSpd — Частота вращения двигателя scalar

Зависимости

Параметры

Simulation type — Выберите тип симуляции Continuous (значение по умолчанию) | Discrete

Зависимости

Sample time, Ts — Шаг расчета для дискретного интегрирования0.001 (значение по умолчанию) | scalar

Зависимости

Port configuration — Выберите конфигурацию порта Torque (значение по умолчанию) | Speed

File — Путь к параметру двигателя ".m" или ".mat" файлу scalar

Number of pole pairs, P — Пары полюса2 (значение по умолчанию) | scalar

Stator resistance and leakage inductance, Zs — Сопротивление и индуктивность[1.77 0.0139] (значение по умолчанию) | vector

Rotor resistance and leakage inductance, Zr — Сопротивление и индуктивность[1.34 0.0121] (значение по умолчанию) | vector

Magnetizing inductance, Lm — Индуктивность0.3687 (значение по умолчанию) | scalar

Physical inertia, viscous damping, static friction, mechanical — Инерция, затухание, трение[0.001 0 0] (значение по умолчанию) | vector

Зависимости

Initial mechanical position, theta_init — Угловое положение0 (значение по умолчанию) | scalar

Initial mechanical speed, omega_init — Угловая скорость0 (значение по умолчанию) | scalar

Зависимости

Ссылки

Расширенные возможности

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

Документация Motor Control Blockset

Поддержка

`LdTrq` — Крутящий момент нагрузки на двигателе
`scalar`

`Spd` — Скорость вала ротора
`scalar`

`PhaseVolt` — Напряжения терминала статора
1 - `3` массив

`Info` — Сигнал шины
шина

`PhaseCurr` — Фаза a, b, c текущий
1 - `3` массив

`MtrTrq` — Крутящий момент двигателя
`scalar`

`MtrSpd` — Частота вращения двигателя
`scalar`

`Simulation type` — Выберите тип симуляции
`Continuous` (значение по умолчанию) | `Discrete`

`Sample time, Ts` — Шаг расчета для дискретного интегрирования
0.001 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Port configuration` — Выберите конфигурацию порта
`Torque` (значение по умолчанию) | `Speed`

`File` — Путь к параметру двигателя ".m" или ".mat" файлу
`scalar`

`Number of pole pairs, P` — Пары полюса
2 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Stator resistance and leakage inductance, Zs` — Сопротивление и индуктивность
[1.77 0.0139] (значение по умолчанию) | `vector`

`Rotor resistance and leakage inductance, Zr` — Сопротивление и индуктивность
[1.34 0.0121] (значение по умолчанию) | `vector`

`Magnetizing inductance, Lm` — Индуктивность
0.3687 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Physical inertia, viscous damping, static friction, mechanical` — Инерция, затухание, трение
[0.001 0 0] (значение по умолчанию) | `vector`

`Initial mechanical position, theta_init` — Угловое положение
0 (значение по умолчанию) | `scalar`

`Initial mechanical speed, omega_init` — Угловая скорость
0 (значение по умолчанию) | `scalar`

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