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感应机绕线转子

以相对单位制或 SI 制为参数的相转子感应电机。

类型: AcausalElectricPowerSystems.Electromechanical.Asynchronous.InductionMachineWoundRotor

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Electrical/Electromechanical/Asynchronous/Induction Machine Wound Rotor

说明

单元 感应机绕线转子 模拟相转子感应机,其基本参数以相对单位或国际单位制(SI)表示。相转子感应机是感应机的一种。定子和转子绕组的起点和终点以端口形式出现,可灵活配置。要将定子连接成三角型,可在端口 ~1 和 ~2 之间连接一个块 相位互变。要使定子星形化,可将端口 ~2 连接到*接地中性点*或*浮动中性点*组块。如果不需要接触转子绕组,则使用 鼠笼式感应器 块。

如果不需要改变转子电阻,可将端口 ~1r' 连接到 浮动中性点(三相) 块,将端口 ~2r' 连接到 接地中性线(三相) 块。

转子电路参数以定子电路参数为参考。

感应机方程

该单元将以国际单位制设置的机器参数转换为相对单位制。参数以相对单位输入方程。计算参数值时假设机器绕组为三角连接。

要以相对单位建立参数模型,必须在 * 阻抗 * 选项卡中设置电阻和电感值,并假设机器绕组以三角连接。

同步参考框架下的异步电机方程定义如下:

,

其中 为*额定电频*参数中设定的额定电频。

Park-Gorev 变换将定子方程转换为相对于额定频率固定的参考框架。其写法如下

,

其中 是电角度。

转子方程被映射到另一个参考框架,该参考框架由电动角与转子角度 和磁极对数 的乘积之差定义:

.

Park-Gorev 变换用于定义感应机的相对单位方程。定子电压方程定义如下:

,

,

,

其中

  • 分别是沿 和零序轴的定子电压,定义为

其中 , 和 是端口 ~1~2 的定子电压。

  • - 是以相对单位表示的基本电角速度。

  • - 分别为沿 和零序轴的定子磁通耦合。

  • - 定子电阻。

  • - 定子电流沿轴向分别为 , 和零序,定义如下:

其中 , 和 为从端口 ~1 流向端口 ~2 的定子电流。

转子电压方程定义如下:

,

,

,

其中

  • 分别是沿 和零序轴的转子电压,定义如下:

其中 为端口 ~1r'~2r' 的转子电压。

  • - 分别为沿轴向的转子磁通回路系数 , 和零序。

  • - 以相对单位表示的同步转速。对于同步参考框架,其值为 1。

  • - 以相对单位表示的机械转速。

  • - 相对于定子的转子电阻。

  • - 分别沿 和零序轴的转子电流,定义为

其中 为从端口 ~1r' 流向端口 ~2r' 的转子电流。

定子磁通电流方程定义如下:

,

,

,

其中 为定子电感, 为磁化电感。

转子磁通耦合方程定义如下:

,

,

,

其中 是相对于定子的转子电感。

转子转矩由以下公式决定

.

定子自然电感 、定子耗散电感 和磁化电感 的相互关系如下:

.

转子自然电感 、转子耗散电感 和磁化电感 的关系如下: :

.

在存在饱和曲线的情况下,磁化电感与磁通电流的函数关系式如下:

,

.

在没有饱和的情况下,方程简化为

.

热效应建模

启用该选项后,每个转子和定子绕组的热端口将出现在程序块中。这样您就可以控制电机温度,并通过外部热源对电机产生影响。勾选*启用热端口*复选框。 假设绕组电阻与温度呈线性关系,其定义为

,

其中

  • - 温度下的电阻

  • - 初始温度下的初始电阻

  • - 温度系数。铜的数值为 3.93e-3 1/K。

港口

输出

o - 输出端口,用于以相对单位输出测量结果
矢量

与相对单位测量结果相关的输出端口向量。该向量的元素为

  • pu_torque

  • _pu_速度

  • pu_vds

  • pu_vqs

  • pu_v0s

  • pu_ids

  • pu_iqs

  • pu_i0s

要显示测量结果,请将 感应机器测量 设备连接到此端口。

非定向

R - 机器转子
旋转机械

与机器转子相关的机械端口。

C - 机器外壳
旋转机械

与机器外壳相关的机械端口。

~1 是定子绕组输出的起点
电力

与定子绕组引线起点相关的可扩展三相端口。

~2 是定子绕组引线的末端
电力

与定子绕组引线末端相关的可扩展三相端口。

~1r' 是转子绕组引线的起点
电力

以转子绕组引线起点为界的可扩展三相端口。

~2r' 是转子绕组导线的末端
电力

与转子绕组引线末端相关的可扩展三相端口。

HA - 相位 a 的热端口
加热

与定子绕组 a 相关的热端口。

依赖关系

要使用该端口,请选择*启用热端口*复选框。

HB - _b_相的热端口

与定子绕组 b 相关的热端口。

依赖关系

要使用该端口,请选择*启用热端口*复选框。

HC - _c_相的热端口

与定子绕组 c 相关的热端口。

依赖关系

要使用该端口,请选择*启用热端口*复选框。

HAr - 转子相位 a 热端口

与转子绕组 a 相关的热端口。

依赖关系

要使用该端口,请选择*启用热端口*复选框。

HBr - 转子相 b 热端口

与转子绕组 b 相关的热端口。

依赖关系

要使用该端口,请选择*启用热端口*复选框。

HCr - 转子相 c 热端口

c 转子绕组相关的热端口。

依赖关系

要使用该端口,请选择 启用热端口 复选框。

参数

所有默认参数值均基于定子绕组的三角连接。

热端口

启用热端口 - 启用热端口
关闭(默认)` | 开启

该参数的值决定了设备的热端口是否可用,以及是否将执行发热和温度建模。

主要参数

额定视在功率 - 额定视在功率
15e3 A*B (默认)

额定总电功率。

额定电压 - 额定电压
`220 V(默认值)

有效值线电压。

额定电频 - 额定电频
50 赫兹(默认值)

与额定全功率相对应的额定电频。

极对数 - 极对数
1(默认值)

机器的极对数。

参数化单位 - 单位参数化的单位制
SI (默认) | 每单位.

单位参数化的单位制。选择其中一个选项:SI"--国际单位制和 "Per unit"--相对单位制。

依赖关系

选择:

  • SI"(国际单位制)- 在 * 阻抗 * 设置中使用国际单位制测量参数。

  • 相对单位"- 在 Impedances 设置中使用相对单位的测量选项。

零序列 - 零序列
开(默认)` | `关'。

零序列模式:

  • 开"- 优先考虑模型的准确性。

  • 禁用"--优先考虑模型速度,用于桌面建模或实时部署。

依赖关系

当此参数设置为

  • 开启 "和 "参数化单位 "*设置为 "CI "时,将显示 "阻抗 "设置中的 "定子零序电抗 X0 "参数。

  • 开启 "且 * 参数化单位* 设为 "相对单位"- 将显示 Impedances 设置中的 Stator zero-sequence inductance pu_L0, pu 参数。

  • 禁用"- 定子零序电感参数在 Impedances 设置中不可见。

初始化选项 - 初始化方法
为磁通变量设置目标值(默认)` - 为磁通变量设置目标值(默认

初始化方法。

阻抗

对于设置中*主*下的*参数化单位*,选择 "SI "以 SI 系统显示参数,或选择 "单位 "以相对单位显示参数。

定子电阻 Rs - 定子电阻
0.25 欧姆(默认值)

定子电阻。

依赖关系

当*参数化单位*设置为 "SI "时使用该参数。

定子漏抗 Xls - 定子耗散电抗
0.4欧姆(默认值)。

定子漏抗。

依赖关系

当*参数化单位*设置为 "SI "时,将使用该参数。

参考转子电阻 Rr' - 减小的转子电阻
0.14欧姆(默认值)"。

转子电阻减至定子电阻。

依赖关系

当*参数化单位*设置为 "SI "时,将使用该参数。

参考转子漏抗 Xlr' - 减小的转子漏抗
0.41欧姆(默认值)"。

感应转子漏抗。

依赖关系

当 * 参数化单元* 设置为 "SI "时,将使用该参数。

磁化电抗 Xm - 磁化电抗
0.17欧姆(默认值)。

磁化电抗。

依赖关系

当 * 参数化单位* 设置为 "SI "时,将使用该参数。

定子零序电抗 X0 - 定子零序电抗
0.4欧姆(默认值)

定子零序电抗。

依赖关系

当 * 参数化单元* 设置为 "SI "时,将使用该参数。

定子电阻 Rs,pu - 相对单位定子电阻
0.0258(默认)"。

定子电阻(相对单位)。

依赖关系

当 * 参数化单位* 设置为 "单位 "时,将使用此参数。

定子漏感 Lls, pu - 相对单位的定子漏感
0.0413(默认) - 相对单位定子漏感

定子漏感(相对单位)。

依赖关系

当*参数化单位*设置为 "单位 "时,将使用该参数。

参考转子电阻 Rr',pu - 以相对单位表示的减小的转子电阻
0.0145(默认值)"。

以相对单位表示的参考转子电阻。

依赖关系

当 * 参数化单位* 设置为 "相对单位 "时,将使用该参数。

参考转子漏感 Llr',pu - 以相对单位表示的减小的转子漏感
0.0424(默认)"。

感应转子漏感,以相对单位表示。

依赖关系

当 * 参数化单位* 设置为 "相对单位 "时,将使用该参数。

磁化电感 Lm,pu - 以相对单位表示的磁化电感
1.7562(默认值)

以相对单位表示的磁化电感,即定子和转子互感的峰值。

依赖关系

当 * 参数化单位* 设置为 "相对单位 "时,将使用该参数。

定子零序电感 L0,pu - 相对定子零序电感,以相对单位表示
0.0413(默认)"。

定子零序电感(相对单位)。

依赖关系

当*参数化单位*设置为 "相对单位 "且*零序*设置为 "开 "时,将使用该参数。

这些参数只有在启用热端口选项时才会出现。

测量温度 - 标称温度
298.15 K(默认值) | `scalar

指定机器参数的温度。

电阻温度系数 - 电阻温度系数
0.00393 1/K (默认值) | 标量

所有三个绕组的电阻温度系数 。铜的默认值为 3.93e-3 1/K

每个定子绕组的热质量 - 绕组的热容量
100 J/K(默认值)` | "标量"。

每个定子绕组的热容量值。热容量是温度升高一度所需的能量。

转子热质量 - 转子热容量
200焦耳/千卡(默认值) | 标量

转子热容量。热容量是温度升高一度所需的能量。

参考文献

  1. Kundur, P. Power System Stability and Control.New York, NY: McGraw Hill, 1993.

  2. Lyshevski, S. E. Electromechanical Systems, Electric Machines and Applied Mechatronics.Boca Raton, FL: CRC Press, 1999.

  3. Ojo, J. O., Consoli, A., and Lipo, T. A., "An improved model of saturated induction machines," IEEE Transactions on Industry Applications. Vol.26, no.2, pp.