PMSM

Постоянный магнит синхронный двигатель с синусоидальным распределением потока

Библиотека:
Simscape / Электрический / Электромеханический / Постоянный магнит

Описание

Блок PMSM моделирует постоянный магнит синхронный двигатель с трехфазным статором раны Уая. Рисунок показывает эквивалентную электрическую схему для обмоток статора.

Можно выбрать различную встроенную параметризацию для этого блока. Для получения дополнительной информации смотрите раздел Predefined Parameterization.

Моторная конструкция

Этот рисунок показывает моторную конструкцию с однополюсно-парным на роторе.

Постоянные магниты генерируют магнитное поле ротора, которое создает синусоидальную скорость изменения потока с углом ротора.

Для соглашения осей на предыдущем рисунке a - выравниваются фаза и потоки постоянного магнита, когда угол механического устройства ротора, _θr, является нулем. Блок поддерживает второе определение оси ротора, в котором угол механического устройства ротора задан как угол между a - фазой магнитная ось и ротором q - ось.

Уравнения

Напряжения через обмотки статора заданы:

$[\begin{matrix} v_{a} \\ v_{b} \\ v_{c} \end{matrix}] = [\begin{matrix} R_{s} & 0 & 0 \\ 0 & R_{s} & 0 \\ 0 & 0 & R_{s} \end{matrix}] [\begin{matrix} i_{a} \\ i_{b} \\ i_{c} \end{matrix}] + [\begin{matrix} \frac{d ψ_{a}}{d t} \\ \frac{d ψ_{b}}{d t} \\ \frac{d ψ_{c}}{d t} \end{matrix}],$

где:

_va, _vb и _vc являются отдельными напряжениями фазы через обмотки статора.
_Rs является эквивалентным сопротивлением каждой обмотки статора.
_ia, _ib и _ic являются токами, текущими в обмотках статора.
$\frac{d ψ_{a}}{d t},$ $\frac{d ψ_{b}}{d t},$ и $\frac{d ψ_{c}}{d t}$ скорости изменения магнитного потока в каждой обмотке статора.

Постоянный магнит и эти три обмотки способствуют общему потоку, соединяющему каждую обмотку. Общий поток задан:

$[\begin{matrix} ψ_{a} \\ ψ_{b} \\ ψ_{c} \end{matrix}] = [\begin{matrix} L_{a a} & L_{a b} & L_{a c} \\ L_{b a} & L_{b b} & L_{b c} \\ L_{c a} & L_{c b} & L_{c c} \end{matrix}] [\begin{matrix} i_{a} \\ i_{b} \\ i_{c} \end{matrix}] + [\begin{matrix} ψ_{a m} \\ ψ_{b m} \\ ψ_{c m} \end{matrix}],$

где:

_ψa, _ψb и _ψc являются общими потоками, соединяющими каждую обмотку статора.
_Laa, _Lbb и _Lcc являются самоиндукциями обмоток статора.
_Lab, _Lac, _Lba, и так далее, является взаимной индуктивностью обмоток статора.
_ψam, _ψbm и _ψcm являются потоками постоянного магнита, соединяющими обмотки статора.

Индуктивность в обмотках статора является функциями ротора электрический угол, заданный:

$θ_{e} = N θ_{r} + r o t o r o f f s e t$

$L_{a a} = L_{s} + L_{m} cos (2 θ_{e}),$

$L_{b b} = L_{s} + L_{m} cos (2 (θ_{e} - 2 π / 3)),$

$L_{c c} = L_{s} + L_{m} cos (2 (θ_{e} + 2 π / 3)),$

$L_{a b} = L_{b a} = - M_{s} - L_{m} \cos (2 (θ_{e} + π / 6)),$

$L_{b c} = L_{c b} = - M_{s} - L_{m} \cos (2 (θ_{e} + π / 6 - 2 π / 3)),$

$L_{c a} = L_{a c} = - M_{s} - L_{m} \cos (2 (θ_{e} + π / 6 + 2 π / 3)),$

где:

_θr является углом механического устройства ротора.
_θe является ротором электрический угол.
rotor offset является 0 если вы задаете ротор электрический угол относительно d-оси или -pi/2 если вы задаете ротор электрический угол относительно q-оси.
_Ls является самоиндукцией статора на фазу. Это значение является средней самоиндукцией каждой из обмоток статора.
_Lm является колебанием индуктивности статора. Это значение является колебанием самоиндукции и взаимной индуктивности с изменяющимся углом ротора.
_Ms является статором взаимная индуктивность. Это значение является средней взаимной индуктивностью между обмотками статора.

Поток постоянного магнита, соединяющий извилистый a, является максимумом когда _θe = 0 ° и нуль когда _θe = 90 °. Поэтому соединенный моторный поток задан:

$[\begin{matrix} ψ_{a m} \\ ψ_{b m} \\ ψ_{c m} \end{matrix}] = [\begin{matrix} ψ_{m} \cos θ_{e} \\ ψ_{m} \cos (θ_{e} - 2 π / 3) \\ ψ_{m} \cos (θ_{e} + 2 π / 3) \end{matrix}]$

где _ψm является потокосцеплением постоянного магнита.

Упрощенные электрические уравнения

Применение преобразования Парка с блоком, электрические уравнения производят выражение для крутящего момента, который независим от угла ротора.

Преобразование парка задано:

$P = 2 / 3 [\begin{matrix} \cos θ_{e} & \cos (θ_{e} - 2 π / 3) & \cos (θ_{e} + 2 π / 3) \\ - \sin θ_{e} & - \sin (θ_{e} - 2 π / 3) & - \sin (θ_{e} + 2 π / 3) \\ 0.5 & 0.5 & 0.5 \end{matrix}]$

где _θe является электрическим углом, заданным как _Nθr. N является количеством пар полюса.

Используя преобразование Парка на статоре извилистые напряжения и токи преобразовывают их к системе координат dq0, которая независима от угла ротора:

$[\begin{matrix} v_{d} \\ v_{q} \\ v_{0} \end{matrix}] = P [\begin{matrix} v_{a} \\ v_{b} \\ v_{c} \end{matrix}]$

$[\begin{matrix} i_{d} \\ i_{q} \\ i_{0} \end{matrix}] = P [\begin{matrix} i_{a} \\ i_{b} \\ i_{c} \end{matrix}] .$

Применение преобразования Парка к первым двум электрическим уравнениям производит следующие уравнения, которые задают поведение блока:

$v_{d} = R_{s} i_{d} + L_{d} \frac{d i_{d}}{d t} - N ω i_{q} L_{q},$

$v_{q} = R_{s} i_{q} + L_{q} \frac{d i_{q}}{d t} + N ω (i_{d} L_{d} + ψ_{m}),$

$v_{0} = R_{s} i_{0} + L_{0} \frac{d i_{0}}{d t},$

$T = \frac{3}{2} N (i_{q} (i_{d} L_{d} + ψ_{m}) - i_{d} i_{q} L_{q}),$

где:

_Ld = _Ls + _Ms + 3/2 _Lm. _Ld является статором d - составляющая индукции.
_Lq = _Ls + _Ms − 3/2 _Lm. _Lq является статором q - составляющая индукции.
_L0 = _Ls – 2_Ms. _L0 является индуктивностью нулевой последовательности статора.
ω является скоростью вращательного механического устройства ротора.
N является количеством пар полюса постоянного магнита ротора.
T является крутящим моментом ротора. Крутящий момент течет из моторного случая (блокируйте физический порт C) к моторному ротору (блокируют физический порт R).

Использование блока PMSM исходная, неортогональная реализация Парка преобразовывает. При попытке применить альтернативную реализацию, вы получаете различные результаты для dq0 напряжения и токов.

Альтернативная параметризация потокосцепления

Можно параметрировать двигатель с помощью коэффициента противо-ЭДС или закрутить константы, которые чаще всего даются в моторных таблицах данных при помощи опции Permanent magnet flux linkage.

Коэффициент противо-ЭДС, постоянная задан как пиковое напряжение, вызванное постоянным магнитом в каждой из фаз на модульную скорость вращения. Это связано с пиковым потокосцеплением постоянного магнита:

$k_{e} = N ψ_{m} .$

Из этого определения, из этого следует, что коэффициентом противо-ЭДС _eph для одной фазы дают:

$e_{p h} = k_{e} ω .$

Постоянный крутящий момент задан как пиковый крутящий момент, вызванный каждой из фаз на текущий модуль. Это численно идентично в значении коэффициенту противо-ЭДС, постоянной, когда оба описываются в единицах СИ:

$k_{t} = N ψ_{m} .$

Когда _Ld =_Lq, и когда токи во всех трех фазах сбалансированы, из этого следует, что объединенным крутящим моментом T дают:

$T = \frac{3}{2} k_{t} i_{q} = \frac{3}{2} k_{t} I_{p k},$

где _Ipk является максимальным током в любой из этих трех обмоток.

Фактор 3/2 следует из этого являющегося установившейся суммой крутящих моментов от всех фаз. Поэтому крутящий момент постоянный _kt мог также быть задан как:

$k_{t} = \frac{2}{3} (\frac{T}{I_{p k}}),$

где T является измеренным общим крутящим моментом при тестировании со сбалансированным трехфазным током с пиковым линейным напряжением _Ipk. Запись в терминах текущей линии RMS:

$k_{t} = \frac{\sqrt{2}}{3} \frac{T}{i_{l i n e, r m s}} .$

Вычисление потерь в железе

Потери в железе разделены на два термина, одно представление основного пути к намагничиванию и другое представление перекрестного зубного пути к совету, который становится активным во время ослабленной операции поля. Модель потерь в железе, которая основана на работе Меллора [3].

Термин, представляющий основной путь к намагничиванию, зависит от вызванного напряжения статора линии-к-нейтральному RMS, $V_{m_{r m s}}^{}$ :

$P_{O C} (V_{m_{r m s}}^{}) = \frac{a_{h}}{k} V_{m_{r m s}}^{} + \frac{a_{j}}{k^{2}} V_{m_{r m s}}^{2} + \frac{a_{e x}}{k^{1.5}} V_{m_{r m s}}^{1.5}$

Это - доминирующий термин во время операции без загрузок. k является коэффициентом противо-ЭДС, постоянной, связывающим вольты RMS на Гц. Это задано как $k = V_{m_{r m s}}^{} / f$ , где f является электрической частотой. Первый термин на правой стороне является магнитной гистерезисной потерей, второй является потеря токов Фуко, и третьей является избыточная потеря. Эти три коэффициента, появляющиеся на числителях, выведены из значений, что вы предусматриваете гистерезис разомкнутой цепи, вихрь и избыточные потери.

Термин, представляющий перекрестный зубной путь к совету, становится важным, когда поле размагничивания создано и может быть определено из теста короткой схемы анализа конечных элементов. Это зависит от эдс RMS, сопоставленной с перекрестным зубным потоком совета, $V_{d_{r m s}}^{*}$ :

$P_{S C} (V_{d_{r m s}}^{*}) = \frac{b_{h}}{k} V_{d_{r m s}}^{*} + \frac{b_{j}}{k^{2}} V_{d_{r m s}}^{* 2} + \frac{b_{e x}}{k^{1.5}} V_{d_{r m s}}^{* 1.5}$

Три термина числителя выведены из значений, вы предусматриваете гистерезис короткой схемы, вихрь и избыточные потери.

Предопределенная параметризация

Существует несколько доступной встроенной параметризации для блока PMSM.

Эти данные перед параметризацией позволяют вам настраивать блок, чтобы представлять компоненты определенными поставщиками. Параметризация их постоянный магнит синхронные двигатели совпадает с таблицами данных производителя. Чтобы загрузить предопределенную параметризацию, нажмите на гиперссылку Select a predefined parameterization в маске блока PMSM и выберите часть, которую вы хотите использовать из списка доступных компонентов.

Примечание

Предопределенная параметризация компонентов Simscape использует доступные источники данных для предоставления значений параметров. Техническое решение и упрощение предположений используются, чтобы заполнить для недостающих данных. В результате отклонения между симулированным и фактическим физическим поведением должны ожидаться. Чтобы гарантировать необходимую точность, необходимо подтвердить симулированное поведение против экспериментальных данных и совершенствовать модели компонента по мере необходимости.

Для получения дополнительной информации о предварительной параметризации и для списка доступных компонентов, см. Список Предварительно параметрированных Компонентов.

Тепловые порты

Блок имеет четыре дополнительных тепловых порта, один для каждой из этих трех обмоток и один для ротора. Эти порты скрыты по умолчанию. Чтобы осушить тепловые порты, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели, выберите Simscape> Block choices, и затем выберите Show thermal port. Это действие отображает тепловые порты на значке блока и отсоединяет параметры Thermal Port и Temperature Dependence. Эти параметры описаны далее на этой странице с описанием.

Используйте тепловые порты, чтобы симулировать эффекты медного сопротивления и потерь в железе, которые преобразовывают электроэнергию в теплоту. Для получения дополнительной информации об использовании тепловых портов в блоках привода смотрите Термальные эффекты Симуляции во Вращательных и Поступательных Приводах.

Переменные

Используйте настройки Variables, чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для переменных в блоках перед симуляцией. Для получения дополнительной информации смотрите Приоритет Набора и Начальную Цель для Переменных в блоках.

Порты

Сохранение

развернуть все

`~` — Трехфазный порт
электрический

Расширяемый трехфазный порт.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Electrical connection на Composite three-phase ports.

`a` — a - фаза
электрический

Электрический порт сохранения, сопоставленный с a - фаза.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Electrical connection на Expanded three-phase ports.

`b` — b - фаза
электрический

Электрический порт сохранения, сопоставленный с b - фаза.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Electrical connection на Expanded three-phase ports.

`c` — c - фаза
электрический

Электрический порт сохранения, сопоставленный с c - фаза.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Electrical connection на Expanded three-phase ports.

`n` — Нейтральная фаза
электрический

Электрический порт сохранения сопоставлен с нейтральной фазой.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Winding Type на Wye-wound и Zero sequence к Include.

`R` — Моторный ротор
механическое устройство

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен с моторным ротором.

`C` — Моторный случай
механическое устройство

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен с моторным случаем.

`HA` — Обмотка теплового порта
тепловой

Тепловой порт сохранения, сопоставленный с обмоткой A. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловые Порты.

`HB` — Обмотка B тепловой порт
тепловой

Тепловой порт сохранения, сопоставленный с обмоткой B. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловые Порты.

`HC` — Обмотка C тепловой порт
тепловой

Тепловой порт сохранения, сопоставленный с обмоткой C. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловые Порты.

`HR` — Ротор тепловой порт
тепловой

Тепловой порт сохранения сопоставлен с ротором. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловые Порты.

Параметры

развернуть все

Основной

`Electrical connection` — Электрическое соединение
`Composite three-phase ports` (значение по умолчанию) | `Expanded three-phase ports`

Иметь ли составной объект или расширил трехфазные порты.

`Winding type` — Настройка обмоток
`Wye-wound` (значение по умолчанию) | `Delta-wound`

Выберите настройку для обмоток:

Wye-wound — Обмотки являются раной Уая.
Delta-wound — Обмотки являются раной дельты. a - фаза соединяется между портами a и b, b - фазой между портами b и c и c - фаза между портами c и a.

`Modeling fidelity` — Моделирование точности
`Constant Ld, Lq and PM` (значение по умолчанию) | `Tabulated Ld, Lq and PM`

Выберите точность моделирования:

Constant Ld, Lq and PM — Ld, Lq и значения PM являются постоянными и заданы их соответствующими параметрами.
Tabulated Ld, Lq and PM — Ld, Lq и значения PM вычисляются онлайн из текущих интерполяционных таблиц DQ можно следующим образом:

$L_{d} = f_{1} (i_{d}, i_{q})$

$L_{d} = f_{2} (i_{d}, i_{q})$

$λ_{P M} = f_{2} (i_{d}, i_{q})$

Зависимости

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

`Number of pole pairs` Количество пар полюсов
6 (значение по умолчанию)

Количество постоянного магнита подпирает пары шестами на роторе.

`Permanent magnet flux linkage parameterization` — Параметризация потокосцепления постоянного магнита
`Specify flux linkage` (значение по умолчанию) | `Specify torque constant` | `Specify back EMF constant`

Выберите Specify flux linkage, Specify torque constant, или Specify back EMF constant.

`Permanent magnet flux linkage` — Потокосцепление постоянного магнита
0.03 `Wb` (значение по умолчанию)

Пиковое потокосцепление постоянного магнита с любой из обмоток статора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Permanent magnet flux linkage parameterization на Specify flux linkage и Modeling fidelity к Constant Ld, Lq and PM.

`Torque constant` — Постоянный крутящий момент
0.18 `N*m/A` (значение по умолчанию)

Крутящий момент, постоянный с любой из обмоток статора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Permanent magnet flux linkage parameterization на Specify torque constant и Modeling fidelity к Constant Ld, Lq and PM.

`Back EMF constant` — Коэффициент противо-ЭДС, постоянная
0.18 `V*s/rad` (значение по умолчанию)

Коэффициент противо-ЭДС, постоянная с любой из обмоток статора.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Permanent magnet flux linkage parameterization на Specify back EMF constant и Modeling fidelity к Constant Ld, Lq and PM.

`Stator parameterization` — Параметризация статора
`Specify Ld, Lq, and L0` (значение по умолчанию) | `Specify Ls, Lm, and Ms`

Выберите Specify Ld, Lq, and L0 или Specify Ls, Lm, and Ms.

`Stator d-axis inductance, Ld` — D-составляющая-индукции статора
0.00022 `H` (значение по умолчанию)

D-составляющая-индукции.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0 и Modeling fidelity к Constant Ld, Lq and PM.

`Stator q-axis inductance, Lq` — Q-составляющая-индукции статора
0.00022 `H` (значение по умолчанию)

Q-составляющая-индукции.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0 и Modeling fidelity к Constant Ld, Lq and PM.

`Direct-axis current vector, iD` — Прямая ось текущий вектор
[-200, 0, 200] `A` (значение по умолчанию)

Прямая ось текущий вектор, ID.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0 и Modeling fidelity к Tabulated Ld, Lq and PM.

`Quadrature-axis current vector, iQ` — Квадратурная ось текущий вектор
[-200, 0, 200] `A` (значение по умолчанию)

Квадратурная ось текущий вектор, IQ.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0 и Modeling fidelity к Tabulated Ld, Lq and PM.

`Ld matrix, Ld(id,iq)` — Матрица Ld
`0.0002 * ones(3, 3)` `H` (значение по умолчанию)

Матрица Ld.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0 и Modeling fidelity к Tabulated Ld, Lq and PM.

`Lq matrix, Lq(id,iq)` — Матрица Lq
`0.0002 * ones(3, 3)` `H` (значение по умолчанию)

Матрица Lq.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Stator parameterization на Specify Ld, Lq, and L0 и Modeling fidelity к Tabulated Ld, Lq and PM.

`Permanent magnet flux linkage, PM(id,iq)` — Потокосцепление постоянного магнита
`0.1 * ones(3, 3)` `Wb` (значение по умолчанию)

Потокосцепление постоянного магнита.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите:

Stator parameterization к Specify Ld, Lq, and L0
Modeling fidelity к Tabulated Ld, Lq and PM
Permanent magnet flux linkage parameterization к Specify flux linkage

`Torque constant matrix, kt(iD,iQ)` — Обеспечьте постоянную матрицу
`0.18 * ones(3, 3)` `N*m/A` (значение по умолчанию)

Закрутите постоянную матрицу.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите:

Stator parameterization к Specify Ld, Lq, and L0
Modeling fidelity к Tabulated Ld, Lq and PM
Permanent magnet flux linkage parameterization к Specify torque constant

`Back EMF constant matrix, ke(iD,iQ)` — Потокосцепление постоянного магнита
`0.18 * ones(3, 3)` `V/(rad/s)` (значение по умолчанию)

Матрица Коэффициента противо-ЭДС, постоянной.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите:

Stator parameterization к Specify Ld, Lq, and L0
Modeling fidelity к Tabulated Ld, Lq and PM
Permanent magnet flux linkage parameterization к Specify back EMF constant

`Stator zero-sequence inductance, L0` — Индуктивность нулевой последовательности статора
0.00016 `H` (значение по умолчанию)

Индуктивность нулевой последовательности.

Зависимости

Включить этот параметр также:

Установите Winding Type на Wye-wound, Zero sequence к Include, и Stator parameterization к Specify Ld, Lq, and L0.
Установите Winding Type на Delta-wound и Stator parameterization к Specify Ld, Lq, and L0.

`Stator self-inductance per phase, Ls` — Самоиндукция статора на фазу
0.0002 `H` (значение по умолчанию)

Средняя самоиндукция каждой из трех обмоток статора.

Зависимости

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

`Stator inductance fluctuation, Lm` — Колебание индуктивности статора
-0.0002 `H` (значение по умолчанию)

Колебание самоиндукции и взаимной индуктивности обмоток статора с углом ротора.

Зависимости

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

`Stator mutual inductance, Ms` — Статор взаимная индуктивность
0.00002 `H` (значение по умолчанию)

Средняя взаимная индуктивность между обмотками статора.

Зависимости

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

`Stator resistance per phase, Rs` — Сопротивление статора на фазу
0.013 `Ohm` (значение по умолчанию)

Сопротивление каждой из обмоток статора.

`Zero sequence` — Нулевая опция последовательности
`Include` (значение по умолчанию) | `Exclude`

Опция, чтобы включать или исключить термины нулевой последовательности.

Include — Включайте термины нулевой последовательности. Чтобы приоритизировать точность модели, используйте эту настройку по умолчанию. Используя эту опцию:
- Результаты по ошибке для симуляций, которые используют решатель Разделения. Для получения дополнительной информации смотрите, что Скорость симуляции Увеличения Использует Решатель Разделения.
- Отсоединяет параметр нулевой последовательности в настройках Impedances.
Exclude — Исключите термины нулевой последовательности. Чтобы приоритизировать скорость симуляции для настольной симуляции или развертывания приложений, выберите эту опцию.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Winding Type на Wye-wound.

`Rotor angle definition` — Контрольная точка для углового измерения ротора
`Angle between the a-phase magnetic axis and the d-axis` (значение по умолчанию) | `Angle between the a-phase magnetic axis and the q-axis`

Контрольная точка для углового измерения ротора. Значением по умолчанию является Angle between the a-phase magnetic axis and the d-axis. Это определение показывают на Моторном рисунке Конструкции. Когда вы выбираете это значение, ротор и a - потоки фазы выравниваются, когда угол ротора является нулем.

Другим значением, которое можно выбрать для этого параметра, является Angle between the a-phase magnetic axis and the q-axis. Когда вы выбираете это значение, a - текущая фаза генерирует максимальный крутящий момент, когда угол ротора является нулем.

Потери в железе

`Iron-loss` — Включите расчет Потерь в железе
`None` (значение по умолчанию) | `Empirical`

Задайте вычислительную модель потерь в железе.

`Open-circuit iron losses, [P_hysteresis P_eddy P_excess]` — Потери в железе разомкнутой цепи
[0, 0, 0] `W` (значение по умолчанию)

Вектор-строка, длины 3, потерь в железе разомкнутой цепи из-за гистерезиса, Эдди и избыточных потерь, соответственно, на частоте задан Electrical frequency at which losses determined.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss на Empirical.

`Short-circuit iron losses, [P_hysteresis P_eddy P_excess]` — Потери в железе короткой схемы
[0, 0, 0] `W` (значение по умолчанию)

Вектор-строка, длины 3, потерь в железе короткой схемы из-за гистерезиса, Эдди и избыточных потерь, соответственно, на частоте задан Electrical frequency at which losses determined.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss на Empirical.

`Electrical frequency at which losses determined` — Электрическая частота, на которой определяются потери
60 `Hz` (значение по умолчанию)

Электрическая частота, на которой были измерены разомкнутая цепь и потери в железе короткой схемы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss на Empirical.

`Short-circuit RMS current for short-circuit iron losses` — RMS короткой схемы, текущая для потерь в железе короткой схемы
95 `A` (значение по умолчанию)

Получившаяся фаза RMS короткой схемы, текущая при измерении потерь короткой схемы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss на Empirical.

Механическое устройство

`Rotor inertia` — Инерция ротора
0.01 `kg*m^2` (значение по умолчанию)

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

`Rotor damping` — Затухание ротора
0 `N*m/(rad/s)` (значение по умолчанию)

Ротационное затухание.

Температурная зависимость

Эти параметры появляются только для блоков с осушенными тепловыми портами. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловые Порты.

`Measurement temperature` — Температура измерения
298.15 `K` (значение по умолчанию)

Температура, для которой заключаются в кавычки параметры двигателя.

`Resistance temperature coefficient` — Коэффициент температуры сопротивления
`3.93e-3` `1/K` (значение по умолчанию)

Коэффициент α в сопротивлении связи уравнения температуре, как описано в Тепловой Модели для Блоков Привода. Значение по умолчанию для меди.

`Permanent magnet flux temperature coefficient` — Коэффициент температуры потока постоянного магнита
-0.001 `1/K` (значение по умолчанию)

Дробная скорость изменения плотности потока постоянного магнита с температурой. Это используется, чтобы линейно уменьшать крутящий момент и вызванный коэффициент противо-ЭДС, когда температура повышается.

Тепловой порт

`Thermal mass for each stator winding` — Количество тепла для каждой обмотки статора
100 `J/K` (значение по умолчанию)

Значение количества тепла для A, B, и обмотки C. Количество тепла является энергией, требуемой для повышения температуры на один градус.

`Rotor thermal mass` — Количество тепла ротора
200 `J/K` (значение по умолчанию)

Количество тепла ротора, то есть, энергия, требуемая повысить температуру ротора одной степенью.

`Percentage of main flux path iron losses associated with the rotor` — Процент основных потерь в железе пути к потоку сопоставлен с ротором
90 (значение по умолчанию)

Процент основных потерь в железе пути к потоку сопоставлен с магнитным путем через ротор. Это определяет, сколько из нагревания потери в железе приписано ротору тепловой порт HR, и сколько приписано трем извилистым тепловым портам HA, HB и HC.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss на Empirical.

`Percentage of cross-tooth flux path iron losses associated with the rotor` — Процент перекрестных зубных потерь в железе пути к потоку сопоставлен с ротором
30 (значение по умолчанию)

Процент перекрестных зубных потерь в железе пути к потоку сопоставлен с магнитным путем через ротор. Это определяет, сколько из нагревания потери в железе приписано ротору тепловой порт HR, и сколько приписано трем извилистым тепловым портам HA, HB и HC.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Iron-loss на Empirical.

Примеры модели

Электроэнергия помогла регулированию

Используйте Постоянный магнит синхронный двигатель (PMSM), чтобы усилить приложенную силу драйвера в автомобильной руководящей системе с усилителем.

Трехфазный диск PMSM

Постоянный магнит синхронная машина (PMSM) в настройке раны Уая и раны дельты и инвертор измерены для использования в типичном гибридном автомобиле. Инвертор соединяется непосредственно с батареей транспортного средства, но можно также реализовать промежуточный этап конвертера DC-DC. Можно использовать эту модель, чтобы спроектировать контроллер PMSM путем выбора архитектуры и усилений, чтобы достигнуть желаемой эффективности. Чтобы проверять синхронизацию поворота IGBT - на и выключить, можно заменить устройства IGBT на более подробный блок N-Channel IGBT. Для полного моделирования транспортного средства можно использовать блок Motor & Drive (System Level), чтобы абстрагировать PMSM, инвертор и контроллер с основанной на энергии моделью. Резистор Gmin обеспечивает очень маленькую проводимость, чтобы основываться, который улучшает числовые свойства модели при использовании решателя переменного шага.

Parameterize a Permanent Magnet Synchronous Motor

Параметрируйте постоянный магнит синхронный двигатель

Оцените коэффициент противо-ЭДС и закрутите константы постоянного магнита синхронного двигателя (PMSM) черного ящика с неизвестным потокосцеплением. Можно использовать или коэффициент противо-ЭДС или закрутить постоянный, чтобы описать потокосцепление и параметрировать блок Simscape™ Electrical™ PMSM. Эта параметризация позволяет вам точно реплицировать поведение двигателя черного ящика в симуляцию.

Three-Phase PMSM Drive with Thermal Model

Трехфазный диск PMSM с тепловой моделью

Постоянный магнит синхронная машина (PMSM) и инвертор измерены для использования в типичном гибридном автомобиле. PMSM включает тепловые и эмпирические потери в железе модели. Инвертор соединяется непосредственно с батареей транспортного средства, но можно также реализовать промежуточный этап конвертера DC-DC. Можно использовать эту модель, чтобы спроектировать контроллер PMSM путем выбора архитектуры и усилений, чтобы достигнуть желаемой эффективности. Начальная температура обмоток статора и ротора установлена в 25 градусов Цельсия. Температура окружающей среды составляет 27 градусов Цельсия. Подсистема Осциллографов содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Вопросы совместимости

развернуть все

Обновление портов электрического соединения

Поведение изменяется в R2021b

От R2021b вперед, чтобы переключиться между составным объектом и расширенными портами, устанавливают параметр Electrical connection на любой Composite three-phase ports или Expanded three-phase ports.

В результате этих изменений, в модели, сохраненной в более раннем релизе, рассматривают параметр Electrical connection этого блока.

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.

[3] Меллор, P.H., Р. Робель и Д. Холидей. “В вычислительном отношении эффективная модель потери в железе для бесщеточных машин AC, которая обслуживает расчетный поток и поле, ослабила операцию”. IEEE Электрическая Конференция по Машинам и Дискам. Май 2009.

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Блоки Simscape

BLDC | Hybrid Excitation PMSM

Блоки

BLDC Commutation Logic | BLDC Current Controller with PWM Generation | BLDC Current Controller

Темы

Введенный в R2013b

Документация

PMSM

Описание

Моторная конструкция

Уравнения

Упрощенные электрические уравнения

Альтернативная параметризация потокосцепления

Вычисление потерь в железе

Предопределенная параметризация

Тепловые порты

Переменные

Порты

Сохранение

~ — Трехфазный порт электрический

Зависимости

a — a - фаза электрический

Зависимости

b — b - фаза электрический

Зависимости

c — c - фаза электрический

Зависимости

n — Нейтральная фаза электрический

Зависимости

R — Моторный ротор механическое устройство

C — Моторный случай механическое устройство

HA — Обмотка теплового порта тепловой

HB — Обмотка B тепловой порт тепловой

HC — Обмотка C тепловой порт тепловой

HR — Ротор тепловой порт тепловой

Параметры

Основной

Electrical connection — Электрическое соединение Composite three-phase ports (значение по умолчанию) | Expanded three-phase ports

Winding type — Настройка обмоток Wye-wound (значение по умолчанию) | Delta-wound

Modeling fidelity — Моделирование точности Constant Ld, Lq and PM (значение по умолчанию) | Tabulated Ld, Lq and PM

Зависимости

Number of pole pairs Количество пар полюсов6 (значение по умолчанию)

Permanent magnet flux linkage parameterization — Параметризация потокосцепления постоянного магнита Specify flux linkage (значение по умолчанию) | Specify torque constant | Specify back EMF constant

Permanent magnet flux linkage — Потокосцепление постоянного магнита0.03 Wb (значение по умолчанию)

Зависимости

Torque constant — Постоянный крутящий момент0.18 N*m/A (значение по умолчанию)

Зависимости

Back EMF constant — Коэффициент противо-ЭДС, постоянная0.18 V*s/rad (значение по умолчанию)

Зависимости

Stator parameterization — Параметризация статора Specify Ld, Lq, and L0 (значение по умолчанию) | Specify Ls, Lm, and Ms

Stator d-axis inductance, Ld — D-составляющая-индукции статора0.00022 H (значение по умолчанию)

Зависимости

Stator q-axis inductance, Lq — Q-составляющая-индукции статора0.00022 H (значение по умолчанию)

Зависимости

Direct-axis current vector, iD — Прямая ось текущий вектор[-200, 0, 200] A (значение по умолчанию)

Зависимости

Quadrature-axis current vector, iQ — Квадратурная ось текущий вектор[-200, 0, 200] A (значение по умолчанию)

Зависимости

Ld matrix, Ld(id,iq) — Матрица Ld 0.0002 * ones(3, 3) H (значение по умолчанию)

Зависимости

Lq matrix, Lq(id,iq) — Матрица Lq 0.0002 * ones(3, 3) H (значение по умолчанию)

Зависимости

Permanent magnet flux linkage, PM(id,iq) — Потокосцепление постоянного магнита 0.1 * ones(3, 3) Wb (значение по умолчанию)

Зависимости

Torque constant matrix, kt(iD,iQ) — Обеспечьте постоянную матрицу 0.18 * ones(3, 3) N*m/A (значение по умолчанию)

Зависимости

Back EMF constant matrix, ke(iD,iQ) — Потокосцепление постоянного магнита 0.18 * ones(3, 3) V/(rad/s) (значение по умолчанию)

Зависимости

Stator zero-sequence inductance, L0 — Индуктивность нулевой последовательности статора0.00016 H (значение по умолчанию)

Зависимости

Stator self-inductance per phase, Ls — Самоиндукция статора на фазу0.0002 H (значение по умолчанию)

Зависимости

Stator inductance fluctuation, Lm — Колебание индуктивности статора-0.0002 H (значение по умолчанию)

Зависимости

Stator mutual inductance, Ms — Статор взаимная индуктивность0.00002 H (значение по умолчанию)

Зависимости

Stator resistance per phase, Rs — Сопротивление статора на фазу0.013 Ohm (значение по умолчанию)

Zero sequence — Нулевая опция последовательности Include (значение по умолчанию) | Exclude

Зависимости

Rotor angle definition — Контрольная точка для углового измерения ротора Angle between the a-phase magnetic axis and the d-axis (значение по умолчанию) | Angle between the a-phase magnetic axis and the q-axis

Потери в железе

Iron-loss — Включите расчет Потерь в железе None (значение по умолчанию) | Empirical

Open-circuit iron losses, [P_hysteresis P_eddy P_excess] — Потери в железе разомкнутой цепи[0, 0, 0] W (значение по умолчанию)

Зависимости

Short-circuit iron losses, [P_hysteresis P_eddy P_excess] — Потери в железе короткой схемы[0, 0, 0] W (значение по умолчанию)

Зависимости

`~` — Трехфазный порт
электрический

`a` — a - фаза
электрический

`b` — b - фаза
электрический

`c` — c - фаза
электрический

`n` — Нейтральная фаза
электрический

`R` — Моторный ротор
механическое устройство

`C` — Моторный случай
механическое устройство

`HA` — Обмотка теплового порта
тепловой

`HB` — Обмотка B тепловой порт
тепловой

`HC` — Обмотка C тепловой порт
тепловой

`HR` — Ротор тепловой порт
тепловой

`Electrical connection` — Электрическое соединение
`Composite three-phase ports` (значение по умолчанию) | `Expanded three-phase ports`

`Winding type` — Настройка обмоток
`Wye-wound` (значение по умолчанию) | `Delta-wound`

`Modeling fidelity` — Моделирование точности
`Constant Ld, Lq and PM` (значение по умолчанию) | `Tabulated Ld, Lq and PM`

`Number of pole pairs` Количество пар полюсов
6 (значение по умолчанию)

`Permanent magnet flux linkage parameterization` — Параметризация потокосцепления постоянного магнита
`Specify flux linkage` (значение по умолчанию) | `Specify torque constant` | `Specify back EMF constant`

`Permanent magnet flux linkage` — Потокосцепление постоянного магнита
0.03 `Wb` (значение по умолчанию)

`Torque constant` — Постоянный крутящий момент
0.18 `N*m/A` (значение по умолчанию)

`Back EMF constant` — Коэффициент противо-ЭДС, постоянная
0.18 `V*s/rad` (значение по умолчанию)

`Stator parameterization` — Параметризация статора
`Specify Ld, Lq, and L0` (значение по умолчанию) | `Specify Ls, Lm, and Ms`

`Stator d-axis inductance, Ld` — D-составляющая-индукции статора
0.00022 `H` (значение по умолчанию)

`Stator q-axis inductance, Lq` — Q-составляющая-индукции статора
0.00022 `H` (значение по умолчанию)

`Direct-axis current vector, iD` — Прямая ось текущий вектор
[-200, 0, 200] `A` (значение по умолчанию)

`Quadrature-axis current vector, iQ` — Квадратурная ось текущий вектор
[-200, 0, 200] `A` (значение по умолчанию)

`Ld matrix, Ld(id,iq)` — Матрица Ld
`0.0002 * ones(3, 3)` `H` (значение по умолчанию)

`Lq matrix, Lq(id,iq)` — Матрица Lq
`0.0002 * ones(3, 3)` `H` (значение по умолчанию)

`Permanent magnet flux linkage, PM(id,iq)` — Потокосцепление постоянного магнита
`0.1 * ones(3, 3)` `Wb` (значение по умолчанию)

`Torque constant matrix, kt(iD,iQ)` — Обеспечьте постоянную матрицу
`0.18 * ones(3, 3)` `N*m/A` (значение по умолчанию)

`Back EMF constant matrix, ke(iD,iQ)` — Потокосцепление постоянного магнита
`0.18 * ones(3, 3)` `V/(rad/s)` (значение по умолчанию)

`Stator zero-sequence inductance, L0` — Индуктивность нулевой последовательности статора
0.00016 `H` (значение по умолчанию)

`Stator self-inductance per phase, Ls` — Самоиндукция статора на фазу
0.0002 `H` (значение по умолчанию)

`Stator inductance fluctuation, Lm` — Колебание индуктивности статора
-0.0002 `H` (значение по умолчанию)

`Stator mutual inductance, Ms` — Статор взаимная индуктивность
0.00002 `H` (значение по умолчанию)

`Stator resistance per phase, Rs` — Сопротивление статора на фазу
0.013 `Ohm` (значение по умолчанию)

`Zero sequence` — Нулевая опция последовательности
`Include` (значение по умолчанию) | `Exclude`

`Rotor angle definition` — Контрольная точка для углового измерения ротора
`Angle between the a-phase magnetic axis and the d-axis` (значение по умолчанию) | `Angle between the a-phase magnetic axis and the q-axis`

`Iron-loss` — Включите расчет Потерь в железе
`None` (значение по умолчанию) | `Empirical`

`Open-circuit iron losses, [P_hysteresis P_eddy P_excess]` — Потери в железе разомкнутой цепи
[0, 0, 0] `W` (значение по умолчанию)

`Short-circuit iron losses, [P_hysteresis P_eddy P_excess]` — Потери в железе короткой схемы
[0, 0, 0] `W` (значение по умолчанию)

`Electrical frequency at which losses determined` — Электрическая частота, на которой определяются потери
60 `Hz` (значение по умолчанию)

`Short-circuit RMS current for short-circuit iron losses` — RMS короткой схемы, текущая для потерь в железе короткой схемы
95 `A` (значение по умолчанию)

`Rotor inertia` — Инерция ротора
0.01 `kg*m^2` (значение по умолчанию)

`Rotor damping` — Затухание ротора
0 `N*m/(rad/s)` (значение по умолчанию)

`Measurement temperature` — Температура измерения
298.15 `K` (значение по умолчанию)

`Resistance temperature coefficient` — Коэффициент температуры сопротивления
`3.93e-3` `1/K` (значение по умолчанию)

`Permanent magnet flux temperature coefficient` — Коэффициент температуры потока постоянного магнита
-0.001 `1/K` (значение по умолчанию)

`Thermal mass for each stator winding` — Количество тепла для каждой обмотки статора
100 `J/K` (значение по умолчанию)

`Rotor thermal mass` — Количество тепла ротора
200 `J/K` (значение по умолчанию)

`Percentage of main flux path iron losses associated with the rotor` — Процент основных потерь в железе пути к потоку сопоставлен с ротором
90 (значение по умолчанию)

`Percentage of cross-tooth flux path iron losses associated with the rotor` — Процент перекрестных зубных потерь в железе пути к потоку сопоставлен с ротором
30 (значение по умолчанию)

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