通用旋转执行器

通用旋转执行器，由直流电压源或 PWM 驱动器控制。

类型: AcausalElectricPowerSystems.Electromechanical.MechatronicActuators.GenericRotary

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Electrical/Electromechanical/Mechatronic Actuators/Generic Rotary Actuator

说明

通用旋转执行器*单元实现了一个通用旋转执行器模型，旨在通过直流电压源或 PWM 驱动器进行控制。将扭矩-速度特性定义为表列值，以额定电压为电机供电。该功能允许在不参考等效电路的情况下对电机进行建模。

电机或驱动器的结构决定了电气损耗与扭矩的关系。例如，在直流电机中，损耗与电流的平方成正比。由于扭矩与电流成正比，因此损耗也与机械扭矩成正比。在大多数电机中，电气损耗与扭矩的平方成正比。通用旋转执行器*使用所提供的*电机效率（百分比）*和*测量效率的速度*参数计算该损耗值。

有些电机的损耗因数与转矩无关。例如并联电机，无论负载如何，其磁场绕组都会产生恒定电流。与转矩无关的电气损耗*参数考虑了这种影响。

电机效率*是机械功率除以机械功率和电气损耗之和。程序块假定确定电机效率的速度位于电机象限内，因此为正值。

通过改变外加电压的符号，可以使程序块反向运行。例如，如果 REV 端口上的电压大于*反向阈值电压*参数，H 桥程序块就会反转电机旋转方向。但是，如果设备用于反向操作，则应指定正向操作的转矩-速度数据：

电机象限内的正扭矩和正速度；
逆时针生成象限中的正扭矩和负速度；
顺时针发电象限中的负扭矩和正速度。

模型的热效应

您可以打开热效应端口，模拟能量转换为热量过程中的损耗效应。要打开热端口，请选择*启用热端口*复选框。

假设和限制

扭矩-速度曲线数据仅与额定电压相对应，因此该程序块只能在正负额定电压下得出准确结果。
该程序块必须提供使用驱动器的整个范围内的扭矩数据。要在发电和制动区域使用驱动装置，请提供正常运动区域以外的附加数据。
模型的行为对扭矩-速度数据非常敏感。例如，空转速度的定义是正确的，只有当数据穿过速度轴时才是有限的。
从 *H 桥*单元操作该单元：
- 不要在 H 桥*程序块和 *通用旋转执行器 程序块之间放置任何其他程序块。
- 在*H 桥*程序块对话框中，将*续航模式*参数设置为 "通过一个半导体开关和一个续航二极管"。选择 "通过两个续流二极管 "不会在输入 PWM 信号为低电平时将电桥输出电压设为零。
- 在 H-Bridge、通用旋转执行器 和受控 PWM 电压块对话框中，确保所有三个块的 Simulation mode 值相同。

端口

非定向

# + — 阳极
电

Details

与驱动器正极相关的非定向端口。

程序使用名称

p

# - — 负极
电力

Details

与驱动器负极相关的非定向端口。

程序使用名称

n

# R — 转子
旋转力学

Details

与转子相关的非定向机械端口。

程序使用名称

rod_flange

# C — 船体
旋转力学

Details

与推杆外壳相关的非定向机械端口。

程序使用名称

case_flange

# H — 热端口
加热

Details

加热端口。

依赖关系

要使用该端口，请选择 启用热端口 复选框。

程序使用名称

thermal_port

参数

电气扭矩

# 速度值 — 速度向量
转速 | 度/秒 | 拉德/秒

Details

速度值向量，用于建立扭矩和速度值的插值表。

计量单位	`rpm` \| `deg/s` \| `rad/s`
默认值	`[-1500.0, -1000.0, -500.0, 0.0, 500.0, 1000.0, 1500.0, 2000.0, 2500.0, 3000.0] rpm`
程序使用名称	`angular_velocity_vector`
可计算	是

# 扭矩值 — 扭矩值矢量
N*m | mN*m | lbf*ft

Details

扭矩值矢量，用于建立扭矩和速度值插值表。

计量单位	`Nm` \| `mNm` \| `lbf*ft`
默认值	`[0.04, 0.035, 0.03, 0.025, 0.02, 0.015, 0.01, 0.005, 0.0, -0.005] N*m`
程序使用名称	`torque_vector`
可计算	是

# 额定电压 — 额定电压
V | MV | 千伏 | mV

Details

指定要建模的设备的设计电压。

计量单位	`V` \| `MV` \| `kV` \| `mV`
默认值	`12.0 V`
程序使用名称	`V_rated`
可计算	是

# 电机效率（百分比） — 电机效率

Details

设备用于计算扭矩相关电气损耗的效率。

默认值	`80.0`
程序使用名称	`efficiency`
可计算	是

# 测量效率时的转速 — 测量效率的速度
rpm | 度/秒 | 拉德/秒

Details

设备用于计算扭矩相关电气损耗的速度。

计量单位	`rpm` \| `deg/s` \| `rad/s`
默认值	`2000.0 rpm`
程序使用名称	`angular_velocity_reference_for_efficiency`
可计算	是

# 与转矩无关的电气损耗 — 固定电损耗
W | 千米 | 兆瓦 | 千瓦 | 毫瓦 | uW | HP_DIN

Details

当扭矩为零时，与驱动装置相关的固定电气损耗。

计量单位	`W` \| `GW` \| `MW` \| `kW` \| `mW` \| `uW` \| `HP_DIN`
默认值	`0.1 W`
程序使用名称	`P_loss_base`
可计算	是

# 模拟模式 — 模拟模式
PWM | 平均值

Details

如果将*模拟模式*设置为 "PWM"，则向设备的电气端子施加 PWM 信号，在零电压和额定电压之间切换。从主电源汲取的电流等于传输机械功率和补偿电气损耗所需的电流。如果施加的电压超过额定电压，则所产生的扭矩会按比例增加。不过，施加额定电压以外的电压可能会产生不具代表性的结果。

如果将*模拟模式*参数设置为 "平均"，则外加电压所产生的扭矩将相等：

其中是速度为时的扭矩值。从电源汲取的电流使电流与的乘积等于平均功耗。

值	`PWM` \| `Averaged`
默认值	`PWM`
程序使用名称	`simulation_mode`
可计算	无

机械

Details

转子对电机运动变化的阻力。该值可以为零。

计量单位	`gcm^2` \| `kgm^2` \| `lbmft^2` \| `lbmin^2` \| `slugft^2` \| `slugin^2`
默认值	`0.0001 kg*m^2`
程序使用名称	`J`
可计算	是

# 转子阻尼 — 转子阻尼
N*m/(rad/s) | 英尺*磅/（拉德/秒）

Details

转子阻尼。该值可以为零。

计量单位	`Nm/(rad/s)` \| `ftlbf/(rad/s)`
默认值	`1e-8 N*m/(rad/s)`
程序使用名称	`damping`
可计算	是

温度依赖性

Details

电阻温度系数。

依赖关系

要启用该参数，请选择*启用热端口*复选框。

计量单位	`1/K` \| `1/degR` \| `1/deltaK` \| `1/deltadegC` \| `1/deltadegF` \| `1/deltadegR`
默认值	`0.00393 1/K`
程序使用名称	`alpha`
可计算	是

Details

定义驱动参数的温度。

依赖关系

要启用该参数，请选择 启用热端口 复选框。

计量单位	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
默认值	`25.0 degC`
程序使用名称	`T_measurement`
可计算	是

热端口

# 启用热端口 — 开启加热口

Details

热效应建模。

要启用热效应建模，请将参数复选框设置为 "已启用"。

默认值	`false (关掉)`
程序使用名称	`has_thermal_port`
可计算	无

# 热质量 — 热质量
J/K | kJ/K

Details

热质量是指温度升高一度所需的能量。

依赖关系

要启用此参数，请选择 启用热量端口 复选框。

计量单位	`J/K` \| `kJ/K`
默认值	`100.0 J/K`
程序使用名称	`thermal_mass`
可计算	是