Single Phase Asynchronous Machine

Динамика модели одной фазы асинхронная машина с ротором клетки белки

Библиотека

Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Электрические Машины

Описание

Эта машина имеет две обмотки: основной и вспомогательный. С моделью можно симулировать расщепленную фазу, запуск конденсатор, конденсаторный конденсатор запуска управляемые, и основные & вспомогательные режимы работы обмоток.

Для режима расщепленной фазы основные и вспомогательные обмотки внутренне соединяются можно следующим образом:

Для режима запуска конденсатор основные и вспомогательные обмотки внутренне соединяются можно следующим образом:

Для конденсаторного конденсатора запуска управляемый режим основные и вспомогательные обмотки внутренне соединяются можно следующим образом:

Электрическая часть машины представлена моделью в пространстве состояний четвертого порядка и механической деталью системой второго порядка. Все электрические переменные и параметры отнесены в статор, обозначенный следующими главными знаками в уравнениях машины. Весь статор и количества ротора находятся в системе координат статора (dq система координат). Индексы заданы в следующей таблице.

Индекс	Определение
d	d количество оси
q	q количество оси
r	Упомянутый основное извилистое количество ротора
R	Упомянутый вспомогательное извилистое количество ротора
s	Основное извилистое количество статора
S	Вспомогательное извилистое количество статора
l	Индуктивность утечки
m	Намагничивание индуктивности

Электрическая система

V _qs = R _siqs + d φ _qs/dt		φ _qs = L _ssiqs + L _msi'qr
V _ds = R _Sids + d φ _ds/dt		φ _ds = L _SSids + L_mSi'dr
V' _qr = R' _ri'qr + d φ' _qr/dt – (N _s/NS) ω _rφ'dr		φ' _qr = L' _ri'qr + L _msiqs
V' _доктор = R' _Ri'dr + d φ' _dr/dt + (N _S/Ns) ω _rφ'qr	где	φ' _доктор = L' _RRi'dr + L_mSids
T _e = p [(N _S/Ns) φ' _qri'dr – (N _s/NS) φ' _dri'qr]		L _ss = L _ls + _мс L
		L _SS = L_lS + _мс L
		_RR L' = L' _lr + _мс L
		_RR L' = L'_lR + _мс L

Механическая система

$\begin{matrix} \frac{d}{d t} ω_{m} = \frac{T_{e} - F ω_{m} - T_{m}}{2 H} \\ \frac{d}{d t} θ_{m} = ω_{m} . \end{matrix}$

Система координат

Система координат, зафиксированная в статоре, преобразует напряжения и токи к системе координат dq.

Следующие отношения описывают преобразования системы координат ab-to-dq, применился к одной фазе асинхронная машина.

$\begin{matrix} [\begin{matrix} f_{q s} \\ f_{d s} \end{matrix}] = [\begin{matrix} 1 & 0 \\ 0 & - 1 \end{matrix}] [\begin{matrix} f_{a s} \\ f_{b s} \end{matrix}] \\ [\begin{matrix} f_{q r} \\ f_{d r} \end{matrix}] = [\begin{matrix} \cos (θ r) & - \sin (θ r)) \\ - \sin (θ r) & - \cos (θ r) \end{matrix}] [\begin{matrix} f_{a r} \\ f_{b r} \end{matrix}] . \end{matrix}$

Переменная f может представлять или напряжение, токи или потокосцепление.

Асинхронные параметры блоков машины одной фазы определяются следующим образом (все количества отнесены в статор).

Параметр	Определение
_RS, _Lls	Основное извилистое сопротивление статора и индуктивность утечки
_RS, _LlS	Вспомогательное извилистое сопротивление статора и индуктивность утечки
_R′r, _L′lr	Основное извилистое сопротивление ротора и индуктивность утечки
_R′R, _L′lR	Вспомогательное извилистое сопротивление ротора и индуктивность утечки. Эти два значения равны основному извилистому сопротивлению ротора и значениям индуктивности утечки, соответственно.
_Lms	Основная индуктивность намагничивания обмотки
_LmS	Вспомогательная индуктивность намагничивания обмотки
_Lss, _L′rr	Общий основной извилистый статор и индуктивность ротора
_LSS, _L′RR	Общий вспомогательный извилистый статор и индуктивность ротора
_Сосуд, _МСФО _Vbs, _ibs _Vqs, _IQ	Основное извилистое напряжение статора и текущий Вспомогательное извилистое напряжение статора и текущий q напряжение статора оси и текущий
_V′qr, _i′qr	q напряжение ротора оси и текущий
_Vds, _{идентификаторы}	d напряжение статора оси и текущий
_V′dr, _i′dr	d напряжение ротора оси и текущий
_ϕqs, _ϕds	Статор q и d потоки оси
ϕ ′ _qr, ϕ ′ _доктор	Ротор q и d потоки оси
_ωm	Скорость вращения ротора
_Θm	Угловое положение ротора
p	Количество пар полюсов
_ωr	Электрическая скорость вращения (_ωm x p)
_Θr	Электрическое угловое положение ротора (_Θm x p)
_Te	Электромагнитный крутящий момент
_TM	Крутящий момент механического устройства вала
J F	Объединенный ротор и коэффициент инерции загрузки в (kg.m²). Установите на большое количество, чтобы симулировать заблокированный ротор. Объединенный ротор и коэффициент вязкого трения загрузки.
H	Объединенный ротор и инерция загрузки, постоянная в (s). Установите на большое количество, чтобы симулировать заблокированный ротор.
_{Не уточнено} _NS _Rst _Cs _Rrun _Crun	Количество эффективных очередей основной обмотки. Количество эффективных очередей вспомогательной обмотки. Запустите конденсатор сопротивление Запустить конденсатор Управляемое конденсатором сопротивление Управляемый конденсатором
N	Отношение количества эффективных очередей вспомогательной обмотки и количества эффективных очередей основной обмотки.

Параметры

Можно принять решение между двумя типами модулей задать электрические и механические параметры модели, на модульное диалоговое окно и диалоговое окно SI. Оба блока моделируют ту же машину. В зависимости от диалогового окна, которое вы используете, Simscape™ Electrical™, Специализированные Энергосистемы автоматически преобразуют параметры, в которые вы задаете на модульные параметры. Simulink^® модель блока Single Phase Asynchronous Machine использует на модульные параметры.

Вкладка настройки

Mechanical input

Выбор крутящий момент применился к валу как к входу Simulink блока, или представлять вал машины Simscape вращательный механический порт.

Выберите Torque Tm (значение по умолчанию), чтобы задать вход крутящего момента, в N.m или в pu и маркировке изменения входа блока к TM. Скорость машины определяется Инерцией машины J (или инерцией постоянный H для pu машины) и различием между прикладной механической TM крутящего момента и внутренним электромагнитным крутящим моментом Те. Соглашение знака для механического крутящего момента состоит в том, когда скорость положительна, положительный сигнал крутящего момента указывает на моторный режим, и отрицательный сигнал указывает на режим генератора.

Выберите Mechanical rotational port добавить в блок порт вращательного механического устройства Simscape, который позволяет связь вала машины с другими блоками Simscape, которые имеют порты вращательного механического устройства. Вход Simulink, представляющий механическую TM крутящего момента машины, затем удален из блока.

Следующая фигура указывает, как соединить Идеальный Исходный блок Крутящего момента с библиотеки Simscape на вал машины, чтобы представлять машину в моторном режиме, или в режиме генератора, когда скорость ротора положительна.

Units

Задайте на модульное диалоговое окно или диалоговое окно SI. Значением по умолчанию является SI.

Type of machine

Задайте один из четырех типов одной фазы асинхронные машины: Split Phase (значение по умолчанию), Capacitor-Start, Capacitor-Start-Run, или Main & auxiliary windings.

Use signal names to identify bus labels

Когда этот флажок устанавливается, измерение, выход использует имена сигнала, чтобы идентифицировать метки шины. Выберите эту опцию для приложений, которые требуют, чтобы метки сигнала шины имели только алфавитно-цифровые символы.

Когда этот флажок снимается (значение по умолчанию), измерение, выход использует определение сигнала, чтобы идентифицировать метки шины. Метки содержат неалфавитно-цифровые символы, которые несовместимы с некоторыми приложениями Simulink.

Вкладка параметров

Nominal power, voltage, and frequency: Номинальная полная мощность Pn (ВА), RMS Vn (V) и частота fn (Гц). Значением по умолчанию является [ .25*746 110 60].
Main winding stator: _RS сопротивления статора (Ω или pu) и индуктивность утечки _Lls (H или pu). Значением по умолчанию является [2.02 7.4e-3] (SI) и [0.031135 0.042999] (pu).
Main winding rotor: _RR сопротивления ротора' (Ω или pu) и индуктивность утечки _Llr' (H или pu), оба упомянули статор. Значением по умолчанию является [4.12 5.6e-3] (SI) и [0.063502 0.03254] (pu).
Main winding mutual inductance: Индуктивность намагничивания _Lms (H или pu). Значением по умолчанию является 0.1772 (SI) и 1.0296 (pu).
Auxiliary winding stator: Сопротивление статора _RS (Ω или pu) и индуктивность утечки _LlS (H или pu). Обратите внимание на то, что Вспомогательные извилистые параметры ротора приняты, чтобы быть равными основному извилистому сопротивлению ротора и значениям индуктивности утечки. Поэтому это не требуется, чтобы задавать их в диалоговом окне. Значением по умолчанию является [7.14 8.5e-3] (SI) и [0.11005 0.049391] (pu).
Inertia, friction factor, pole pairs, turn ratio (aux/main): Для диалогового окна единиц СИ: объединенная машина и коэффициент инерции загрузки J (kg.m²), объединенный коэффициент вязкого трения F (N.m.s), количество пар полюса p и отношения количества эффективных очередей вспомогательной обмотки и количества эффективных очередей основной обмотки. модульное диалоговое окно pu: инерция постоянный H (s), объединенный коэффициент вязкого трения F (pu) и количество пар полюса p. Значением по умолчанию является [0.0146 0 2 1.18] (SI) и [1.3907 0 2 1.18] (pu).
Capacitor-Start: Емкость запуска _Cs (фарада или pu) и конденсаторное серийное сопротивление _Rst (Ω или pu). Значением по умолчанию является [2 254.7e-6] (SI) и [0.030826 6.2297] (pu).
Capacitor-Run: Емкость запуска Crun (фарада или pu) и серийное сопротивление Rrun (фарада или pu). Значением по умолчанию является [18 21.1e-6] (SI) и [0.27744 0.51608] (pu).
Disconnection speed: Задает скорость (%), когда вспомогательная обмотка может быть отключена. Значением по умолчанию является 75.
Initial speed: Задает начальную скорость (%). Значением по умолчанию является 0.

Вкладка "Дополнительно"

Sample time (−1 for inherited): Задает шаг расчета, используемый блоком. Чтобы наследовать шаг расчета, заданный в блоке Powergui, установите этот параметр на −1 (значение по умолчанию).

Вводы и выводы

Tm: Вход Simulink блока является механическим крутящим моментом в вале машины. Когда вы используете маску параметров SI, вход является сигналом в N.m; в противном случае это находится в pu.

m

Simulink выход блока является вектором, содержащим сигналы измерения. Можно демультиплексировать эти сигналы при помощи блока Селектора Шины, обеспеченного в Библиотеке Simulink. В зависимости от типа маски вы используете, модули находятся в SI, или в pu.

Имя	Определение	Модули
iar	Ток ротора ir_a	A или pu
ibr	Ротор текущий ir_b	A или pu
iqr	Ротор текущий IQ	A или pu
idr	Ротор текущий ID	A или pu
phiqr	Поток ротора phir_q	V.s или pu
phidr	Поток ротора phir_d	V.s или pu
МСФО	Основной извилистый статор текущий ia	A или pu
ibs	Вспомогательный извилистый статор текущий ib	A или pu
phiqs	Поток статора phis_q (V.s)	V.s или pu
phids	Поток статора phis_d (V.s)	V.s или pu
vc	Конденсатор напряжения Vc	V или pu
w	Скорость ротора	рад/с
Te	Электромагнитный крутящий момент Те	N.m или pu
theta	Угол ротора thetam	рад

Ограничения

Блок Single Phase Asynchronous Machine не включает представление потерь в железе и насыщения.

Примеры

power_singlephaseASM пример показывает использование блока Single Phase Asynchronous Machine в двух режимах работы.

Ссылки

[1] Краузе, P.C., О. Уосинкзук, и С.Д. Садхофф, анализ электрического машинного оборудования, нажатия IEEE, 1995.

Документация