Simplified Synchronous Machine

Упрощенная синхронная машина с электродвижущей силой

Библиотека:
Simscape / Электрический / Электромеханический / Синхронный

Описание

Блок Simplified Synchronous Machine моделирует упрощенную синхронную машину с источником напряжения, который представляет электродвижущую силу (EMF). Можно задать внутреннее сопротивление и индуктивность параметрами SI или на модуль.

Эквивалентные схемы упрощенной синхронной машины для прямой оси, квадратурной оси и нулевой последовательности:

Уравнения

Упрощенные синхронные уравнения машины описываются относительно вращающейся системы координат, которая задана:

$θ_{e} (t) = N θ_{r} (t),$

где:

_θe является электрическим углом.
N является количеством пар полюса.
_θr является углом ротора.

Преобразование Парка сопоставляет синхронные уравнения машины с вращающейся системой координат относительно электрического угла. Преобразование Парка задано:

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

Преобразование Парка используется, чтобы определить упрощенные синхронные уравнения машины на модуль. Уравнения напряжения определены:

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

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

$e_{0} = \frac{1}{ω_{b a s e}} \frac{d Ψ_{0}}{d t} + R i_{0} + v_{0}$

где:

_ed, _eq и _e0 является d - ось, q - ось и напряжения нулевой последовательности, заданные:

$[\begin{matrix} e_{d} \\ e_{q} \\ e_{0} \end{matrix}] = P_{s} [\begin{matrix} e_{a} \\ e_{b} \\ e_{c} \end{matrix}] .$

_ea, _eb и _ec являются внутренними источниками напряжения на модуль, заданными:

$\begin{array}{l} e_{a} = E_{p u} s i n θ_{e} \\ e_{b} = E_{p u} s i n (θ_{e} - 120 °) \\ e_{c} = E_{p u} s i n (θ_{e} + 120 °) \end{array}$

_epu является амплитудой на модуль внутреннего сгенерированного напряжения.
_vd, _vq и _v0 заданы:

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

_va, _vb и _vc являются напряжениями статора, измеренными от порта ~ до нейтрального порта n.
_ωbase является основной электрической скоростью на модуль.
_ψd, _ψq и _ψ0 является d - ось, q - ось и потокосцепления нулевой последовательности.
_ωr является скоростью вращения ротора на модуль.
R является сопротивлением статора.
_id, _iq и _i0 является d - ось, q - ось и токи статора нулевой последовательности, заданные:

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

_ia, _ib и _ic являются токами статора, вытекающими из порта ~.

Уравнения потокосцепления статора определены

$\begin{array}{l} ψ_{d} = L \cdot i_{d} \\ ψ_{q} = L \cdot i_{q} \\ ψ_{0} = L \cdot i_{0} \end{array}$

где L является индуктивностью утечки статора.

Уравнение мощности упрощенной синхронной машины, в относительных единицах, задано:

$P = e_{d} i_{d} + e_{q} i_{q} .$

Тепловой порт

Блок имеет четыре дополнительных тепловых порта, скрытые по умолчанию. Чтобы осушить тепловые порты, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели, и затем из контекстного меню выбирают Simscape> Block choices> Show thermal port. Это действие отображает тепловые порты HA, HB, HC и HR на значке блока, и отсоединяет параметры Thermal Port.

Используйте тепловой порт, чтобы симулировать эффекты выработанного тепла и температуры машины. Для получения дополнительной информации об использовании тепловых портов и на параметрах Thermal, смотрите Термальные эффекты Симуляции во Вращательных и Поступательных Приводах.

Порты

Входной параметр

развернуть все

`E_si` — Амплитуда внутреннего сгенерированного напряжения (фаза-к-нейтральному)
вектор из физических сигналов

Порт физического сигнала сопоставлен с амплитудой внутреннего сгенерированного напряжения (фаза-к-нейтральному) в виде вектора из физических сигналов.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Parameterization unit на SI.

`E_pu` — Амплитуда внутреннего сгенерированного напряжения, в относительных единицах
вектор из физических сигналов

Порт физического сигнала сопоставлен с амплитудой на модуль внутреннего сгенерированного напряжения в виде вектора из физических сигналов.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Parameterization unit на Per unit.

Вывод

развернуть все

`o` — Машина измерения на модуль
вектор из физических сигналов

Порт физического сигнала сопоставил с машиной измерения на модуль, возвращенные как вектор из физических сигналов. Векторные элементы:

Электродвижущая сила сопоставлена с фазой a, pu_EMF(1)
Электродвижущая сила сопоставлена с фазой b, pu_EMF(2)
Электродвижущая сила сопоставлена с фазой c, pu_EMF(3)
Электрический крутящий момент, pu_torque
Скорость ротора, pu_velocity
Статор d- напряжение оси, pu_vd
Статор q- напряжение оси, pu_vq
Напряжение нулевой последовательности статора, pu_e0
Статор d- текущая ось, pu_id
Статор q- текущая ось, pu_iq
Текущая нулевая последовательность статора, pu_i0
Ротор электрический угол, electrical_angle_out

Чтобы соединиться с этим портом, используйте блок Synchronous Machine Measurement.

Сохранение

развернуть все

`R` — Ротор машины
вращательное механическое устройство

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен с ротором машины.

`C` — Случай машины
вращательное механическое устройство

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен со случаем машины.

`~` — Обмотки статора
электрический

Расширяемый трехфазный электрический порт сопоставлен с обмотками статора.

Зависимости

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

`n` — Нейтральная фаза
электрический

Электрический порт сохранения сопоставлен с нейтральной точкой Уая извилистую настройку.

`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.

`HA` — a - терминал фазы тепловой порт
тепловой

Тепловой порт сохранения, сопоставленный со статором, проветривающим a.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите этот вариант модели на Show thermal port.

`HB` — b - терминал фазы тепловой порт
тепловой

Тепловой порт сохранения, сопоставленный со статором, проветривающим b.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите этот вариант модели на Show thermal port.

`HC` — c - терминал фазы тепловой порт
тепловой

Тепловой порт сохранения, сопоставленный со статором, проветривающим c.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите этот вариант модели на Show thermal port.

`HR` — Ротор тепловой порт
тепловой

Тепловой порт сохранения сопоставлен с ротором.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите этот вариант модели на Show thermal port.

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.

`Rated apparent power` — Расчетная полная мощность
`555e6` `V*A` (значение по умолчанию) | скаляр

Расчетная полная мощность.

`Rated voltage` — RMS оценила линию к линейному напряжению
`24e3` `V` (значение по умолчанию) | скаляр

RMS оценила линию к линейному напряжению.

`Rated electrical frequency` — Номинальная электрическая частота
60 `Hz` (значение по умолчанию) | скаляр

Номинальная электрическая частота, на которой заключается в кавычки оцененная полная мощность.

`Number of pole pairs` Количество пар полюсов
2 (значение по умолчанию) | скаляр

Количество машины подпирает пары шестами.

`Parameterization unit` — Блокируйте параметризацию
`SI` (значение по умолчанию) | `Per unit`

Блокируйте метод параметризации. Опции:

SI
Per unit

`Internal resistance (pu)` — Внутреннее сопротивление в относительных единицах
0.05 (значение по умолчанию) | скаляр

Внутреннее сопротивление в относительных единицах.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Parameterization unit на Per unit.

`Internal inductance (pu)` — Внутренняя индуктивность в относительных единицах
0.3 (значение по умолчанию) | скаляр

Внутренняя индуктивность в относительных единицах, в относительных единицах.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Parameterization unit на Per unit.

`Internal resistance` — Внутреннее сопротивление
0.0519 `Ohm` (значение по умолчанию) | скаляр

Внутреннее сопротивление.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Parameterization unit на SI.

`Internal inductance` — Внутренняя индуктивность
`8.2589e-04` `H` (значение по умолчанию) | скаляр

Внутренняя индуктивность.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Parameterization unit на SI.

Тепловой

Эти параметры появляются только для блоков с осушенными тепловыми портами.

`Measurement temperature` — Расчетная температура
298.15 `k` (значение по умолчанию) | действительный скаляр

Температура, для которой заключаются в кавычки параметры двигателя.

`Resistance temperature coefficient` — Температурный коэффициент
`3.93e-3` `1/K` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Коэффициент α в сопротивлении связи уравнения температуре для всех трех обмоток, как описано в Тепловой Модели для Блоков Привода. Значение по умолчанию, 3.93e-3 1/K, для меди.

`Thermal mass for each stator winding` — Обмотка количества тепла
100 `J/K` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Значение количества тепла для каждой обмотки статора. Количество тепла является энергией, требуемой для повышения температуры на один градус.

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

Количество тепла ротора. Количество тепла является энергией, требуемой повысить температуру ротора одной степенью.

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. Кроме того, simlog формат идентичен для Composite three-phase ports и Expanded three-phase ports.

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

Расширенные возможности

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

Введенный в R2020b

Документация

Simplified Synchronous Machine

Описание

Уравнения

Тепловой порт

Порты

Входной параметр

E_si — Амплитуда внутреннего сгенерированного напряжения (фаза-к-нейтральному) вектор из физических сигналов

Зависимости

E_pu — Амплитуда внутреннего сгенерированного напряжения, в относительных единицах вектор из физических сигналов

Зависимости

Вывод

o — Машина измерения на модуль вектор из физических сигналов

Сохранение

R — Ротор машины вращательное механическое устройство

C — Случай машины вращательное механическое устройство

~ — Обмотки статора электрический

Зависимости

n — Нейтральная фаза электрический

a — a - фаза электрический

Зависимости

b — b - фаза электрический

Зависимости

c — c - фаза электрический

Зависимости

HA — a - терминал фазы тепловой порт тепловой

Зависимости

HB — b - терминал фазы тепловой порт тепловой

Зависимости

HC — c - терминал фазы тепловой порт тепловой

Зависимости

HR — Ротор тепловой порт тепловой

Зависимости

Параметры

Основной

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

Rated apparent power — Расчетная полная мощность 555e6 V*A (значение по умолчанию) | скаляр

Rated voltage — RMS оценила линию к линейному напряжению 24e3 V (значение по умолчанию) | скаляр

Rated electrical frequency — Номинальная электрическая частота60 Hz (значение по умолчанию) | скаляр

Number of pole pairs Количество пар полюсов2 (значение по умолчанию) | скаляр

Parameterization unit — Блокируйте параметризацию SI (значение по умолчанию) | Per unit

Internal resistance (pu) — Внутреннее сопротивление в относительных единицах0.05 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Internal inductance (pu) — Внутренняя индуктивность в относительных единицах0.3 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Internal resistance — Внутреннее сопротивление0.0519 Ohm (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Internal inductance — Внутренняя индуктивность 8.2589e-04 H (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Тепловой

Measurement temperature — Расчетная температура298.15 k (значение по умолчанию) | действительный скаляр

Resistance temperature coefficient — Температурный коэффициент 3.93e-3 1/K (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Thermal mass for each stator winding — Обмотка количества тепла100 J/K (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Rotor thermal mass — Количество тепла ротора200 J/K (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Вопросы совместимости

Обновление портов электрического соединения

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Документация Simscape Electrical

Поддержка

`E_si` — Амплитуда внутреннего сгенерированного напряжения (фаза-к-нейтральному)
вектор из физических сигналов

`E_pu` — Амплитуда внутреннего сгенерированного напряжения, в относительных единицах
вектор из физических сигналов

`o` — Машина измерения на модуль
вектор из физических сигналов

`R` — Ротор машины
вращательное механическое устройство

`C` — Случай машины
вращательное механическое устройство

`~` — Обмотки статора
электрический

`n` — Нейтральная фаза
электрический

`a` — a - фаза
электрический

`b` — b - фаза
электрический

`c` — c - фаза
электрический

`HA` — a - терминал фазы тепловой порт
тепловой

`HB` — b - терминал фазы тепловой порт
тепловой

`HC` — c - терминал фазы тепловой порт
тепловой

`HR` — Ротор тепловой порт
тепловой

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

`Rated apparent power` — Расчетная полная мощность
`555e6` `V*A` (значение по умолчанию) | скаляр

`Rated voltage` — RMS оценила линию к линейному напряжению
`24e3` `V` (значение по умолчанию) | скаляр

`Rated electrical frequency` — Номинальная электрическая частота
60 `Hz` (значение по умолчанию) | скаляр

`Number of pole pairs` Количество пар полюсов
2 (значение по умолчанию) | скаляр

`Parameterization unit` — Блокируйте параметризацию
`SI` (значение по умолчанию) | `Per unit`

`Internal resistance (pu)` — Внутреннее сопротивление в относительных единицах
0.05 (значение по умолчанию) | скаляр

`Internal inductance (pu)` — Внутренняя индуктивность в относительных единицах
0.3 (значение по умолчанию) | скаляр

`Internal resistance` — Внутреннее сопротивление
0.0519 `Ohm` (значение по умолчанию) | скаляр

`Internal inductance` — Внутренняя индуктивность
`8.2589e-04` `H` (значение по умолчанию) | скаляр

`Measurement temperature` — Расчетная температура
298.15 `k` (значение по умолчанию) | действительный скаляр

`Resistance temperature coefficient` — Температурный коэффициент
`3.93e-3` `1/K` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Thermal mass for each stator winding` — Обмотка количества тепла
100 `J/K` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

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