主要内容

三绕组无刷直流电动机具有梯形通量分布

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描述

块型永磁同步电机,具有三相三相绕线定子。该块有四个选项来定义永磁体磁通分布作为转子角度的函数。两个选项允许简单的参数化,假设反电动势的完美梯形。对于简单的参数化,您可以指定磁链或转子感应反电动势。另外两个选项使用您指定的表格数据提供更准确的结果。对于更准确的结果,您指定要么磁链偏导数或测量回电动势常数为给定的转子速度。

图中显示了定子绕组的等效电路。

电机工程

这张图显示了电机结构与转子上的一个单一的极对。

对于前面图中的坐标轴约定一个-当转子角度时,相磁通和永磁磁通对齐θ.r是零。该块支持第二个旋转轴金宝app定义。对于第二种定义,转子角是转子之间的角一个- 磁轴和转子-轴。

磁通变化率梯形

转子磁场由于永久磁铁产生具有转子角磁通变化的梯形速率。图中显示的磁通量的变化率。

反电动势是通量的变化率,定义为

d φ. d t φ. θ. d θ. d t φ. θ. ω

地点:

  • φ.是永磁体的磁链。

  • θ.是转子角度。

  • ω是机械转速。

高度h磁通曲线的梯形变化率源自永磁峰磁通。

整合 φ. θ. 在0到π/2的范围内,

φ. 一个 x h 2 θ. F + θ. W

地点:

  • φ.最大限度是永磁体的磁链。

  • h是通量曲线高度的变化率。

  • θ.F是转子角度范围,在该转子角度范围内的永磁磁通在定子中引起的永磁磁通量是恒定的。

  • θ.W当转子以恒定速度移动时,反向EMF的转子角度范围是在其上反电动机的角度范围增加或线性地减小。

重新排列前面的方程,

h 2 φ. 一个 x / θ. F + θ. W

电气定义方程式

定子绕组上的电压由

v 一个 v b v c R 年代 0 0 0 R 年代 0 0 0 R 年代 一个 b c + d ψ 一个 d t d ψ b d t d ψ c d t

地点:

  • v一个vb, 和vc是否适用于三个电动机连接的外部电压。

  • R年代为每个定子绕组的等效电阻。

  • 一个b, 和c是在定子绕组中流动的电流。

  • d ψ 一个 d t d ψ b d t d ψ c d t

    在每个定子绕组的磁通量的变化率。

永磁体和三个绕组有助于连接每个绕组的总通量。总通量由

ψ 一个 ψ b ψ c l 一个 一个 l 一个 b l 一个 c l b 一个 l b b l b c l c 一个 l c b l c c 一个 b c + ψ 一个 ψ b ψ c

地点:

  • ψ一个ψb, 和ψc是总磁通每个定子绕组的连接。

  • laalbb, 和lcc是定子绕组的自电感。

  • labl交流l英航等是定子绕组的互感。

  • ψψbm, 和ψ厘米是连接定子绕组的永磁磁通。

定子绕组中的电感是转子角的函数,由

l 一个 一个 l 年代 + l COS. 2 θ. r

l b b l 年代 + l COS. 2 θ. r 2 π / 3.

l c c l 年代 + l COS. 2 θ. r + 2 π / 3.

l 一个 b l b 一个 年代 l COS. 2 θ. r + π / 6

l b c l c b 年代 l COS. 2 θ. r + π / 6 2 π / 3.

l c 一个 l 一个 c 年代 l COS. 2 θ. r + π / 6 + 2 π / 3.


地点:

  • l年代为每相的定子自感系数-每个定子绕组的平均自感系数。

  • l为定子电感波动-自感和互感随转子角度变化的波动。

  • 年代为定子互感-定子绕组之间的平均互感。

连接每个定子绕组的永磁体磁通遵循图中所示的梯形轮廓线。该块通过查找表来计算永磁体的磁通值来实现梯形轮廓。

简化方程

块的定义电压和扭矩方程是

v d v v 0 P v 一个 v b v c N ω ψ 一个 θ. r ψ b θ. r ψ c θ. r

v d R 年代 d + l d d d d t N ω l

v R 年代 + l d d t + N ω d l d

v 0 R 年代 0 + l 0 d 0 d t

T 3. 2 N d l d d l + 一个 b c ψ 一个 θ. r ψ b θ. r ψ c θ. r

地点:

  • vdv, 和v0d设在,-轴和零序电压。

  • P是公园的改造,通过定义

    P 2 / 3. COS. θ. e COS. θ. e 2 π / 3. COS. θ. e + 2 π / 3. θ. e θ. e 2 π / 3. θ. e + 2 π / 3. 0.5 0.5 0.5

  • N是转子永久磁铁的极对的数量。

  • ω为转子的机械转速。

  • ψ 一个 θ. r ψ b θ. r ψ c θ. r

    是瞬间的永久磁铁的磁通的每个相绕组连接的偏导数。

  • d, 和0d设在,-轴和零序电流,定义为

    d 0 P 一个 b c

  • ldl年代+年代+ 3/2lld是定子d轴电感。

  • ll年代+年代−3/2ll是定子轴电感。

  • l0l年代- 2年代l0为定子零序电感。

  • T是转子转矩。扭矩从电动机壳体(块物理端口C)至马达转子(方框物理端口R)流动。

计算铁损失

铁损耗分为两项,一项代表主要的磁化路径,另一项代表在弱磁场运行时变得活跃的交叉齿尖路径。铁的损失模型,这是基于梅勒的工作[3]

代表主磁化路径的术语取决于诱导的RMS定子电压, V r 年代

P O C V r 年代 一个 h k V r 年代 + 一个 j k 2 V r 年代 2 + 一个 e x k 1.5 V r 年代 1.5

这是无负载操作期间的主导术语。k是每Hz的后反型恒定恒定RMS伏。它被定义为 k V r 年代 / f , 在哪里f为电频率。右边第一项为磁滞损耗,第二项为涡流损耗,第三项为多余损耗。出现在分子上的三个系数是由开路迟滞、涡流和多余损耗的值导出的。

当退磁场被设置,并且可以从有限元分析短路测试来确定表示所述横齿尖路径的术语变得重要。这取决于RMS电动势与交齿尖通量相关联, V d r 年代

P 年代 C V d r 年代 b h k V d r 年代 + b j k 2 V d r 年代 2 + b e x k 1.5 V d r 年代 1.5

三个分子术语源自您提供的短路滞后,涡卷和过量损耗的值。

热的港口

该块有四个可选的热端口,每个三个绕组和转子一个。默认情况下,这些端口是隐藏的。要暴露热端口,右键单击模型中的块,选择simscape.>块的选择,然后选择所需的带有热端口的块变体:复合三相接口|显示热口或者三相扩展接口|显示热口.此操作显示块图标上的热端口,并暴露的温度依赖性热港口参数。这些参数将在本参考页进一步说明。

使用热端口模拟铜电阻和铁损的效果转换电力的热量。有关在执行器块中使用热端口的更多信息,请参阅旋转与平移作动器的热效应模拟

变量

使用变量在仿真之前指定块变量的优先级和初始目标值的设置。有关更多信息,请参见设置块变量的优先级和初始目标

港口

保守

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可扩展的三相端口

与中性相关联的电保存端口。

依赖关系

要启用该端口,请设置绕组类型伤口零序包括

机械旋转保存端口与电机转子。

与电机壳相关的机械旋转节能件。

与a绕组相关的热保存端口热的港口

与绕组b相关联的热保存端口热的港口

与绕组C.有关详细信息相关联的热节约端口,见热的港口

与转子相关联的热节约端口。有关更多信息,请参见热的港口

参数

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转子

选择绕组的配置:

  • 伤口-这些绕组是互绕的。

  • Delta-wound- 绕组是δ缠绕的。的一个-phase在端口之间连接一个b,b端口之间的规律bcc端口之间的规律c一个

定义永磁磁通量分布作为转子角度的参数化。选择:

  • 完美梯形-指定最大通量连杆指定永磁体的最大磁链和反电动势恒定的转子角度。块假设反电动势的完美梯形。这是默认值。

  • 完美梯形-指定最大转子感应反电动势指定最大转子感应反电动势和相应的转子速度。块假设反电动势的完美梯形。

  • 表-指定磁通偏导数对转子角度指定磁链的偏导数值和相应的转子角。

  • 表-指定转子感应反电动势作为转子角度的函数指定测量的反电动势常数和相应的转子速度和角度。

与任何定子绕组的峰值永久磁铁磁链。

依赖关系

启用此参数,设置回调EMF简介完美梯形-指定最大通量连杆

在其上永久磁铁磁通连接定子绕组转子角度范围是恒定的。该角度θF在图中,显示了磁通变化率梯形

依赖关系

启用此参数,设置回调EMF简介完美梯形-指定最大通量连杆或者完美梯形-指定最大转子感应反电动势

将峰值转子诱导反电动势进入定子绕组。

依赖关系

启用此参数,设置回调EMF简介完美梯形-指定最大转子感应反电动势

转子感应反电动势的矢量值作为转子角度的函数。第一个值和最后一个值必须相同,并且通常都是零。有关更多信息,请参见相应的转子角范围。第一个和最后一个值是相同的,因为助焊剂是循环的 2 π / N 式中,N为永磁体极对的个数。

依赖关系

启用此参数,设置回调EMF简介表-指定转子感应反电动势作为转子角度的函数

磁链偏导数(其中磁链是磁链乘以绕组匝数)相对于转子角的值向量。第一个值和最后一个值必须相同,并且通常都是零。有关更多信息,请参见相应的转子角范围。第一个和最后一个值是相同的,因为助焊剂是循环的 2 π / N , 在哪里N是永久磁铁的极对的数量。

定义了磁通连接部分衍生物或转子诱导的反向EMF的转子角度的矢量。转子角度被定义为之间的角度一个- 相距磁轴和d-轴。也就是说,当角度为零时,磁场由于在转子和一个步蜿蜒的对齐。这个定义是使用无论您的块设置转子角度定义。第一个值是零,最后一个值是 2 π / N , 在哪里N是永久磁铁的极对的数量。

依赖关系

启用此参数,设置回调EMF简介表-指定磁通偏导数对转子角度或者表-指定转子感应反电动势作为转子角度的函数

指定对应于最大转子感应反电动势的转子速度。

依赖关系

启用此参数,设置回调EMF简介完美梯形-指定最大转子感应反电动势或者表-指定转子感应反电动势作为转子角度的函数

转子上的永磁极对数目。

转子角度测量的参考点。默认值是a相的磁轴和d轴之间的角度.此定义显示在电机工程数字当你选择这个值时,转子和一个-当转子角度为零时,相通量对齐。

您可以为此参数选择的其他值是一个相磁轴和Q轴之间的角度.当您选择此值时,一个- 当转子角度为零时,相电流产生最大扭矩。

定子

选择造型逼真:

  • 常数Ld和Lq- - - - - -LD.LQ.值是恒定的并且由它们各自的参数定义。

  • 表列Ld和Lq- - - - - -LD.LQ.从DQ电流查找表中在线计算值如下:

    l d f 1 d

    l d f 2 d

依赖关系

启用此参数,设置定子参数化指定Ld、Lq和L0

选择指定Ld、Lq和L0或者指定LS,LM和MS

d轴电感。

依赖关系

启用此参数,设置定子参数化指定Ld、Lq和L0建模的忠诚常数Ld和Lq

Q轴电感。

依赖关系

启用此参数,设置定子参数化指定Ld、Lq和L0建模的忠诚常数Ld和Lq

直轴电流矢量,iD。

依赖关系

启用此参数,设置定子参数化指定Ld、Lq和L0建模的忠诚表列Ld和Lq

交轴电流矢量,智商。

依赖关系

启用此参数,设置定子参数化指定Ld、Lq和L0建模的忠诚表列Ld和Lq

Ld矩阵。

依赖关系

启用此参数,设置定子参数化指定Ld、Lq和L0建模的忠诚表列Ld和Lq

LQ矩阵。

依赖关系

启用此参数,设置定子参数化指定Ld、Lq和L0建模的忠诚表列Ld和Lq

零序电感。

依赖关系

启用该参数:

  • 绕组类型伤口零序包括, 和定子参数化指定Ld、Lq和L0

  • 绕组类型Delta-wound定子参数化指定Ld、Lq和L0

三个定子绕组各的平均自感。

依赖关系

启用此参数,设置定子参数化指定LS,LM和MS

定子绕组自感和互感随转子角度的波动。

依赖关系

启用此参数,设置定子参数化指定LS,LM和MS

定子绕组之间的平均互感。

依赖关系

启用此参数,设置定子参数化指定LS,LM和MS

每个定子绕组的电阻。

选项包含或排除零序条款。

  • 包括- 包括零序列。要优先考虑模型保真度,请使用此默认设置。使用此选项:

  • 排除- 排除零序条款。优先仿真速度为桌面模拟或实时的部署,选择此选项。

依赖关系

该参数仅在设置时可见绕组类型参数伤口

铁损

指定铁损计算模型。

行矢量,长度为3的,的开路铁损由于滞后,涡,和过量的损耗,分别在由指定的频率损耗决定的电频率

依赖关系

启用此参数,设置铁损经验

在指定的频率下,由于滞后、涡流和多余损耗造成的短路铁损耗的行向量(长度为3)损耗决定的电频率

依赖关系

启用此参数,设置铁损经验

测量开路和短路铁损耗的电频率。

依赖关系

启用此参数,设置铁损经验

测量短路损耗时产生的短路有效值相电流。

依赖关系

启用此参数,设置铁损经验

机械

转子的惯性附连到机械平移端口R.该值可以为零。

旋转阻尼。

的温度依赖性

这些参数只出现在带有暴露热端口的块上。有关更多信息,请参见热的港口

电机参数所引用的温度。

如上所述,方程中的平等系数α在抵抗力的情况下执行器块的热模型.默认值为铜。

永久磁铁的变化分数速率通量与温度下的密度。它被用来作为温度上升时线性减少转矩和感应的反电动势。

热港口

这些参数只出现在带有暴露热端口的块上。有关更多信息,请参见热的港口

A、B、C绕组的热质量值。热质量是使温度升高一度所需要的能量。

转子的热质量,即将转子的温度提高一度所需要的能量。

与通过转子的磁路相关联的主磁路铁损耗的百分比。它决定了多少铁损失加热归因于转子热端口人力资源,以及三个绕组热端口归功于多少HB., 和HC.

依赖关系

启用此参数,设置铁损经验

横齿的百分比通量与通过转子磁路相关联的路径的铁损。它决定了多少铁损失加热归因于转子热端口人力资源,以及三个绕组热端口归功于多少HB., 和HC.

依赖关系

启用此参数,设置铁损经验

参考文献

[1] Kundur,P。电力系统稳定性和控制。纽约:McGraw Hill, 1993。

[2]安德森,pm。断陷分析电力系统。霍博肯:Wiley-IEEE出版社,1995。

[3] Mellor,P.H.,R. Wrobel和D. Holliday。“用于无刷AC机器的计算高效的铁损模型,达到额定通量和现场削弱操作。”IEEE电机与驱动大会.2009年5月。

扩展功能

C / C ++代码生成
使用Simulink®Coder™生成C和c++代码。金宝app

介绍在R2013B.