主要内容

BLDC.

具有梯形通量分布的三绕绕组无刷直流电动机

  • 库:
  • Simscape /电气/机电/永磁体

  • 刷块

描述

BLDC.块型号采用三相怀卷定子的永磁同步机。该块有四种选项,用于将永磁磁通量分布定义为转子角度的函数。两个选项允许通过假设背部EMF的完美梯形来实现简单的参数化。对于简单的参数化,您可以指定磁通连杆或转子诱导的反电动势。其他两个选项使用您指定的列表数据提供更准确的结果。有关更准确的结果,请指定给定转子速度的通量连杆部分导数或测量的反电动势恒定。

该图示出了定子绕组的等效电路。

电机结构

这张图显示了电机结构与转子上的一个单一的极对。

在前面的图中,对于前图中的轴约定,一个- 当转子角度时,相位和永磁磁通量θr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。

通量变化的梯形速度

由于永磁体引起的转子磁场产生具有转子角度的磁通量变化的梯形速率。该图显示了这种变化率。

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。

  • θF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。

  • θW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是否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

    是每个定子绕组中磁通量变化的速率。

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是连接每个定子绕组的总助熔剂。

  • 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年代定子是每相的定子自感 - 每个定子绕组的平均自感。

  • l定子电感波动 - 具有改变转子角度的自电感和互感的波动。

  • 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通量遵循图中所示的梯形轮廓。块使用查找表实现梯形轮廓以计算永磁磁通值。

简化方程式

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-轴,-轴和零序电压。

  • P是公园的转型,由

    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是转子永磁杆对的数量。

  • ω是转子机械转速。

  • ψ 一个 θ r ψ b θ r ψ c θ r

    是连接每个相绕组的瞬时永磁磁通的部分衍生物。

  • d, 和0d-轴,-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-axis电感。

  • ll年代+年代- 3/2ll是定子-axis电感。

  • l0l年代- 2年代l0为定子零序电感。

  • T是转子扭矩。扭矩从电机壳体(块物理端口C)流到电机转子(块物理端口R)。

计算铁损失

铁损分为两个术语,一个代表主磁化路径,另一个表示在场弱化期间变得有效的横齿尖端路径。铁损模型,基于Mellor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。

当建立退磁场并且可以从有限元分析短路测试确定时,表示横齿尖端路径的术语变得重要。这取决于与跨齿尖通量相关的RMS EMF, 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。

热港口

该块具有四个可选的热端口,一个用于三个绕组中的每一个,一个用于转子。默认情况下,这些端口隐藏。要公开热端口,请右键单击模型中的块,选择simscape.>块的选择然后,然后使用热端口选择所需的块变量:复合三相接口|显示热口要么扩展三相端口|显示热端口.此操作显示块图标上的热端口,并暴露温度依赖热港口参数。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,请参阅旋转和平移执行器中的热效应

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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可扩展的三阶段

与中性相关联的电保存端口。

依赖性

要启用该端口,请设置绕组类型伤口零序包括

与电动机转子相关的机械旋转节约件。

与电机壳相关的机械旋转节能件。

与绕线A相关的热保守港口。有关更多信息,请参阅热港口

与绕组b相关联的热保存端口热港口

与绕组C相关的热保守港口有关更多信息,请参阅热港口

与转子相关的热保存端口。有关更多信息,请参见热港口

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通量链接和后部EMF恒定的转子角度。该块假设后部EMF的完美梯形。这是默认值。

  • 完美的梯形 - 指定最大转子诱导的反电动势指定最大转子诱导的反电动积和相应的转子速度。该块假设后部EMF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。

  • 制表 - 用转子角度指定转子诱导的反向EMF指定测量的反电动势常数和相应的转子速度和角度。

峰值永磁磁通连杆与任何定子绕组。

依赖性

启用此参数,设置回调EMF简介完美梯形-指定最大通量连杆

转子角度范围在连接定子绕组的永磁磁通量恒定。这个角度是θF在显示的图中通量变化的梯形速度

依赖性

启用此参数,设置回调EMF简介完美梯形-指定最大通量连杆要么完美的梯形 - 指定最大转子诱导的反电动势

将峰值转子诱导反电动势进入定子绕组。

依赖性

启用此参数,设置回调EMF简介完美的梯形 - 指定最大转子诱导的反电动势

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度范围。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 ,其中n是永磁杆对的数量。

依赖性

启用此参数,设置回调EMF简介制表 - 用转子角度指定转子诱导的反向EMF

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度范围。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是永磁杆对的数量。

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,由于转子和转子引起的磁场一个-Phase绕组对齐。无论转子角度定义如何,都使用此定义。第一个值为零,最后一个值是 2 π / N , 在哪里N是永磁杆对的数量。

依赖性

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要么制表 - 用转子角度指定转子诱导的反向EMF

指定对应于最大转子感应反电动势的转子速度。

依赖性

启用此参数,设置回调EMF简介完美的梯形 - 指定最大转子诱导的反电动势要么制表 - 用转子角度指定转子诱导的反向EMF

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相磁轴和D轴之间的角度.该定义见电机结构数字当你选择这个值时,转子和一个- 当转子角度为零时,相对对齐。

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

选择建模保真度:

  • 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

依赖性

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要么指定LS,LM和MS

D轴电感。

依赖性

启用此参数,设置定子参数化指定LD,LQ和L0建模保真常数Ld和Lq

Q轴电感。

依赖性

启用此参数,设置定子参数化指定LD,LQ和L0建模保真常数Ld和Lq

直轴电流矢量,iD。

依赖性

启用此参数,设置定子参数化指定LD,LQ和L0建模保真表列Ld和Lq

正交轴电流矢量,IQ。

依赖性

启用此参数,设置定子参数化指定LD,LQ和L0建模保真表列Ld和Lq

Ld矩阵。

依赖性

启用此参数,设置定子参数化指定LD,LQ和L0建模保真表列Ld和Lq

LQ矩阵。

依赖性

启用此参数,设置定子参数化指定LD,LQ和L0建模保真表列Ld和Lq

零序电感。

依赖性

要启用此参数,请执行以下步骤:

  • 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

三个定子绕组中的每一个的平均自感。

依赖性

启用此参数,设置定子参数化指定LS,LM和MS

具有转子角度的自感和互感的波动。

依赖性

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。

依赖性

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列术语。

  • 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- 排除零序列。要优先考虑桌面仿真或实时部署的仿真速度,请选择此选项。

依赖性

该参数仅在设置时可见绕组类型参数到伤口

铁损失

指定铁损耗计算模型。

由于滞后,涡流和多余损失,长度3的行向量分别在指定的频率下分别为滞后,涡流和过度损失损耗决定的电频率

依赖性

启用此参数,设置铁损经验

由于滞后,涡流和多余损失,在短路的频率下,长度3的行向量分别在指定的频率下损耗决定的电频率

依赖性

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。

依赖性

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。

依赖性

启用此参数,设置铁损经验

机械

连接到机械翻译端口的转子惯性R.该值可以为零。

旋转阻尼。

温度依赖

这些参数仅出现具有曝光热端口的块。有关更多信息,请参见热港口

引用电动机参数的温度。

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。

永磁磁体密度变化的分数速率。随着温度升高,它用于线性地减小扭矩和诱导的反应EMF。

热港口

这些参数仅出现具有曝光热端口的块。有关更多信息,请参见热港口

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,通过一度提高转子温度所需的能量。

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.

依赖性

启用此参数,设置铁损经验

与通过转子的磁路相关联的跨齿通量路径的百分比。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.

依赖性

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。断电电力系统分析。Hoboken,NJ:Wiley-Ieee Press,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电机和驱动会议.2009年5月。

扩展能力

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

介绍在R2013B.