P ermanent Magnet Synchronous Machine

Синхронная машина с постоянным магнитом

Моделирует динамику трехфазной синхронной машины с постоянным магнитом с синусоидальным распределением потока.

Блок синхронная машина с постоянным магнитом работает или в режиме двигателя или в режиме генератора. Механический крутящий момент диктует знак (положительный - двигательный режим, отрицательный – генераторный). Электрические и механические части машины представлены моделью пространства состояния второго порядка. Модель предполагает, что поток от постоянных магнитов в статоре синусоидален, что подразумевает синусоидальность электродвижущей силы.

Элемент описывается следующими уравнениями, выраженные в системе координат ротора (qd система координат).

Электрическая система

где (все величины ротора в системе координат, приведенных к статору)

• L_q, L_d: индуктивности осей q и d

• R: сопротивление статора

• I_q, I_d: электрические токи осей q и d

• v_q, v_d: разности потенциалов осей q и d

• ω_r: угловая скорость роторf

• λ: амплитуда потокосцепления, индуцированного постоянными магнитами ротора в фазах статора

• p: число пар полюсов

• T_e: электромагнитный крутящий момент.

Механическая система

где

• J: объединенная инерция ротора и нагрузки

• F: объединенное вязкое трение ротора и нагрузки

• θ: угол поворота ротора

• T_м.: механический крутящий момент на валу.

Resistance

Сопротивление статора R (Ом).

Inductances

Индуктивности статора по d- и q-осям Ld и Lq (Гн).

Flux induced by magnets

Поток сцепления, созданный магнитами. Постоянный поток λ(Вб) созданный в обмотках статора магнитами.

Mechanical

Механический. Объединенный момент инерции машины и нагрузки J (кг.м²), объединенный вязкий коэффициент трения F (Н.м.с) и число пар полюсов p.

Вход и выход

Первые три входа - подключения к электросети статора машины. Четвертый вход - механический крутящий момент на валу машины (Simulink сигнал). Этот вход должен обычно быть положительным, потому что элемент синхронная машина с постоянным магнитом обычно используется как двигатель. Однако, Вы можете ввести отрицательный крутящий момент, если Вы хотите использовать элемент в генераторном режиме.

Элемент выводит вектор, содержащий следующие 10 переменных (все электрические токи, текущие в машину):

• 1-3: Линейные токи i_a, i_b и i_c, в A

• 4-5: q и d электрические токи оси i_q и i_d, в A

• 6-7: q и d разности потенциалов оси v_q и v_d, в V

• 8: Ротор механическое быстродействие ω_r, в рад/сек

• 9: Механический угол ротора θ, в рад.

• 1 0: Электромагнитный крутящий момент T_e, в Н.м.

Эти переменные могут быть получены, используя Machines Measurement Demux элемент в библиотеке машин.

Предположение

В блоке Permanent Magnet Synchronous Machine принят линейный магнитопровод без режима насыщения железа ротора и статора. Это предположение может быть сделано из-за большого зазора, обычно используемого в синхронных машинах с постоянным магнитом.

ПРИМЕР

Э тот пример иллюстрирует использование элемента Permanent Magnet Synchronous Machine в двигательном режиме с системой управления с обратной связью, построенной полностью в Simulink. интерфейсе, используя элементы Controlled Voltage Source (регулируемого источника напряжения) из Electrical Sources. Полная система состоит из PWM инвертора, построенного с идеальными выключателями (Simulink элементы Relay). Используются два цикла управления; внутренний цикл, чтобы регулировать линейные токи мотора, и внешний цикл регулирующий скорость двигателя. Механический крутящий момент, приложенный к валу двигателя первоначально 3 Н.м (номинал) и затем 1 Н.м в t = 0.04 с. Параметры машины находятся в разделе блока диалога.

Файл psbpmmotor. Установите параметры моделирования следующим образом:

• Тип интегратора: жесткий, ode15s

• Время останова: 0.06

• Варианты интегрирования: используйте заданные по умолчанию варианты, absolute tolerance (абсолютный допуск) установите 1e-3.

Подъемы крутящего момента почти к 32 Н.м в начале, быстро стабилизируются до его номинального значения (3 Н.м). После изменения нагрузки момент вибрирует немного перед стабилизацией нового значения (1 Н.м).

Что касается скорости, Вы можете видеть, что она стабилизируется весьма быстро при пуске и не затрагивается нагрузкой.

Электрические токи первоначально высоки при пуске машины, подобно крутящему моменту, но стабилизируют быстро к их номинальному значению. После изменения нагрузки они колеблются перед стабилизацией на более низком значении.