具有正弦磁链分布的永磁同步电机
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这个永磁同步电动机块模型的永磁同步电机与三相怀绕定子。图中显示了定子绕组的等效电路。
您可以为这个块选择不同的内置参数。有关更多信息,请参见预定义的参数化部分。
这张图显示了电机结构与转子上的一个单一的极对。
永磁体产生转子磁场,磁通随转子角度的正弦变化率。
对于前面图中的坐标轴约定A.-相位和永磁体磁通对齐时,转子机械角度,θR,是零。该块支持第二转子轴定金宝app义,其中转子机械角度定义为之间的角度A.-相磁轴与转子Q-轴心国。
定子绕组上的电压定义如下:
哪里:
vA.,vB,vC是定子绕组上的各相电压。
Rs为每个定子绕组的等效电阻。
我A.,我B,我C是在定子绕组中流动的电流。
和 是每个定子绕组中磁通量的变化率。
永磁体和三个绕组构成连接每个绕组的总磁通。总通量定义为:
哪里:
ψA.,ψB,ψC是连接每个定子绕组的总磁通量。
Laa,Lbb,L复写的副本为定子绕组的自感系数。
Lab,L交流电,L文学士,等等,是定子绕组的互感。
ψ是,ψbm,ψ厘米为连接定子绕组的永磁体磁通。
定子绕组中的电感是转子电角的函数,定义为:
和
哪里:
θR为转子的机械角度。
θE为转子电角度。
转子偏移是0
如果你定义转子的电角度相对于d轴,或者-π/ 2
如果你定义转子的电角度相对于q轴。
Ls是每相的定子自感。该值是每个定子绕组的平均自感。
LM为定子电感波动。这个值是自感和互感随转子角度变化的波动。
Ms是定子互感。该值是定子绕组之间的平均互感。
永磁磁通连接绕组A.在以下情况下为最大值:θE= 0°和0时θE= 90°. 因此,链接电机磁通量的定义如下:
在哪里ψM是永磁磁链。
将Park的变换应用到块电方程中,可以得到与转子角度无关的转矩表达式。
Park的转型定义如下:
在哪里θE电气角度定义为:NθR.N是极对数。
在定子绕组电压和电流上使用Park变换将其变换为dq0框架,该框架与转子角度无关:
和
将Park的变换应用到前两个电气方程中,可以得到以下定义街区行为的方程:
和
哪里:
LD=Ls+Ms+ 3/2LM.LD是定子D-轴电感。
LQ=Ls+Ms−3/2LM.LQ是定子Q-轴电感。
L0=Ls– 2Ms.L0为定子零序电感。
ω为转子的机械转速。
N是转子永磁磁极对的数量。
T是转子扭矩。扭矩从马达壳体(块物理端口C)流向马达转子(块物理端口R)。
这个永磁同步电动机地块利用原有的、非正交的园区改造实现。如果您尝试应用替代实现,您将得到dq0电压和电流的不同结果。
您可以使用反电动势或扭矩常数参数化电机,这在电机数据表中更常见的是通过使用永磁磁链选择。
反电动势常数被定义为每单位转速下,永磁体在每一相位中感应到的峰值电压。与永磁体磁链峰值相关:
根据这个定义,反电动势Eph值对于一个阶段,如下所示:
转矩常数定义为每相每单位电流产生的峰值转矩。当反电动势常数以国际单位制表示时,其数值与反电动势常数的数值相同:
什么时候LD=LQ,当三相电流均平衡时,则得出组合转矩T由以下公式得出:
在哪里我pk是三个绕组中任何一个的峰值电流。
因子3/2是所有相的稳态力矩之和。因此扭矩常数KT也可以定义为:
在哪里T当测试带有峰值线电压的平衡三相电流时,测量的总扭矩是多少我pk. 根据RMS线电流写入:
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].
表示主磁化路径的术语取决于感应RMS线到中性点定子电压, :
这是空载运行时的主要条件。K是与每赫兹有效值电压相关的反电动势常数。它被定义为 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。
当设置退磁场时,表示十字齿尖路径的术语变得非常重要,并且可以通过有限元分析短路试验确定。它取决于与交叉齿尖磁通相关的均方根电动势, :
这三个分子项是由您提供的短路迟滞、涡流和多余损耗的值导出的。
PMSM块有多个可用的内置参数。
这个预参数化数据允许您设置块以代表特定供应商的组件。这些永磁同步电机的参数与制造商的数据表相匹配。要加载预定义的参数,请单击选择预定义的参数化在PMSM块掩码中的超链接,并从可用组件列表中选择要使用的部件。
笔记
Simscape组件的预定义参数化使用可用数据源提供参数值。工程判断和简化假设用于填补缺失数据。因此,模拟和实际物理行为之间的偏差是可以预料的。为了确保必要的准确性,您应该根据实验数据验证模拟行为,并根据需要完善组件模型。
该模块有四个可选热端口,三个绕组各一个,转子一个。默认情况下,这些端口是隐藏的。要显示热端口,请在模型中的块上单击鼠标右键,然后选择Simscape>块的选择,然后选择所需的带有热端口的块变体:复合三相端口|显示热端口或三相扩展接口|显示热口. 此操作将在块图标上显示热端口,并显示的温度依赖性和热的港口参数。这些参数将在本参考页中进一步说明。
使用热端口来模拟铜电阻和铁损耗的影响,将电力转换为热量。有关在执行器块中使用热端口的更多信息,请参见旋转与平移作动器的热效应模拟.
使用变量设置来指定在模拟之前块变量的优先级和初始目标值。有关更多信息,请参见设置块变量的优先级和初始目标.
[1] Kundur, P。电力系统稳定性与控制。纽约:麦格劳·希尔,1993年。
[2]安德森,pm。故障电力系统分析。霍博肯:Wiley-IEEE出版社,1995。
[3]梅勒,p.h., R. Wrobel和D. Holliday。适用于额定流量和弱磁场运行的无刷交流电机的计算效率高的铁损耗模型。IEEE电机与驱动会议.2009年5月。