无刷直流电机

梯形流量分布的三绕组无刷直流电机。

模块类型: AcausalElectricPowerSystems.Electromechanical.PMSM.BrushlessDC

库中的路径:

/Physical Modeling/Electrical/Electromechanical/Permanent Magnet/BLDC

资料描述

座 无刷直流电机 模拟具有永磁体的同步机器和具有连接的三相定子 «明星». 该装置有两种选择，用于根据转子的旋转角度确定永磁体的磁通分布。给出了一个简化的参数化，表明反电动势具有理想的梯形形状。对于一个简化的，无论是流动耦合或转子感应反电动势表示。

该图显示了定子绕组的等效电路。

bldc 1

发动机设计

该图显示了转子上有一对磁极的电机设计。

bldc 2

对于对应于图的接受的轴布置，相流为和所述永磁体的磁通在所述转子的角度时对准等于零。单元支持用于确定转子轴线的第二选项。对于第二个定义，转子角度是相位的磁轴之间的角度和轴的转子。

梯形流量变化率

转子的磁场，由于永磁体，创建一个梯形流速取决于转子的角度，如图所示。

bldc 3

反电动势是流量变化率，其确定如下

哪里

-永磁体的流动耦合;
-转子的旋转角度;
-机械旋转速度。

身高从永磁体流量的最大值确定梯形流量的轮廓。

整合范围内的以前，我们得到

哪里

-永磁体的流动耦合;
-流速剖面的高度;
-定子中永磁体磁通感应的电动势恒定的转子角度范围;
-当转子以恒定速度移动时，反电动势线性增加或减少的转子角度范围。

从前面的等式中，我们可以得到

定义电气方程

定子绕组上的电压定义为

哪里

, ，而 -施加到电机的三个电气连接的外部电压;
-每个定子绕组的等效有功电阻;
, ，而 -在定子绕组中流动的电流;
, 和 -每个定子绕组中的磁通量的变化率。

一个永磁体和三个绕组有助于连接每个绕组的整体流动。总流量确定如下

哪里

, ，而 -连接每个定子绕组的总流量;
, ，而 -定子绕组的固有电感;
, , 等。 -定子绕组的互感器;
, ，而 -连接定子绕组的永磁体流。

定子绕组中的电感是转子旋转角度的函数，定义如下

哪里

-定子相的本征电感，即每个定子绕组的平均本征电感;
-定子电感的变化幅度，即转子旋转角度变化时本征和互感的变化幅度;
-定子的互感，即定子绕组之间的平均互感。

连接每个定子绕组的永磁体磁通对应于上图所示的梯形轮廓。该单元使用查找表实现梯形轮廓，以计算永磁体的磁通值。

简化方程

该单元的定义电压和扭矩方程如下

哪里

, , -轴应力 , 和零序的电压分别;
-公园改造，定义如下:

;
-转子的永磁体的磁极对数;
-转子的机械旋转速度;
, 和 -连接各相绕组的永磁体瞬时流量的偏导数;
, 和 —这些是轴的电流 , 和零序列，分别定义如下:

。
-轴定子电感 ;
-轴定子电感 ;
-定子零序电感;
-转子的扭矩。扭矩从电机外壳（端口*C*）传递到电机转子（端口*R*）。

热效应建模

可以打开热端口以模拟热损失。为此，请选中该参数的复选框 启用热端口 .

变量

使用参数组 初始目标 在建模之前为块参数变量设置优先级和初始目标值。有关详细信息，请参阅使用目标值配置物理块.

港口

非定向

# R — 机的转子
旋转力学

Details

机的转子连接的机械端口。

程序使用名称

rod_flange

# C — 机器本体
旋转力学

Details

机本体连接的机械端口。

程序使用名称

case_flange

# ~ — 三相端口
电力

Details

三相端口。

依赖关系

要启用此端口，请设置参数 绕组类型 价值 星形绕组 或 三角形绕组.

程序使用名称

port

# n — 中立
电力

Details

与中性线连接的非定向端口。

依赖关系

要启用此端口，请设置参数 绕组类型 价值 星形绕组，而对于参数零序价值 包含.

程序使用名称

n

# 哈 — 绕组的热端口_A_
温暖

Details

热端口连接到绕组 .

依赖关系

要使用此端口，请选中该参数的复选框 启用热端口 .

程序使用名称

stator_thermal_port_a

# HB — 绕组的热端口_B_
温暖

Details

热端口连接到绕组 .

依赖关系

要使用此端口，请选中该参数的复选框 启用热端口 .

程序使用名称

stator_thermal_port_b

# HC/HC — 绕组的热端口_C_
温暖

Details

热端口连接到绕组 .

依赖关系

要使用此端口，请选中该参数的复选框 启用热端口 .

程序使用名称

stator_thermal_port_c

# 人力资源部 — 转子的热端口
温暖

Details

转子连接的导热口。

依赖关系

要使用此端口，请选中该参数的复选框 启用热端口 .

程序使用名称

rotor_thermal_port

参数

转子

# 反电动势波形 — 反EDF配置文件
理想梯形波 - 指定最大磁链 | 理想梯形波——指定转子感应反电动势最大值

Details

参数化以确定取决于转子的旋转角度的永磁体的磁通分布。可用值:

理想梯形波 - 指定最大磁链 -使用此值设置永磁体的最大磁通耦合和电动势恒定的转子角度。认为EDF的形状是理想的梯形。
理想梯形波——指定转子感应反电动势最大值 —使用该值来设置由转子感应的最大电动势值和相应的转子旋转速度。认为EDF的形状是理想的梯形。

值	`Perfect trapezoid - specify maximum flux linkage` \| `Perfect trapezoid - specify maximum rotor-induced back emf`
默认值	`Perfect trapezoid - specify maximum flux linkage`
程序使用名称	`rotor_parameterization`
可计算	无

# 最大永磁体磁链 — 永磁体磁通耦合的最大值
Wb | mN*m/A | N*m/A | kN*m/A | kgf*m/A

Details

永磁体与所述定子绕组中的任一者的磁通耦合的最大值。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 反电动势波形 价值 理想梯形波 - 指定最大磁链.

计量单位	`Wb` \| `mNm/A` \| `Nm/A` \| `kNm/A` \| `kgfm/A`
默认值	`0.03 Wb`
程序使用名称	`pm_flux_linkage`
可计算	是

# 反电动势恒定的转子角度区间 — 电动势恒定的转子角度
rad | deg | rev | mrad | arcsec | arcmin | gon

Details

定子绕组的恒定磁通量的转子角度的范围是恒定的。在图中表示为 .

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 反电动势波形 价值 理想梯形波 - 指定最大磁链 或 理想梯形波——指定转子感应反电动势最大值.

计量单位	`rad` \| `deg` \| `rev` \| `mrad` \| `arcsec` \| `arcmin` \| `gon`
默认值	`pi/12 rad`
程序使用名称	`theta_constant`
可计算	是

# 转子感应反电动势最大值 — 转子感应的反电动势的最大值
V | uV | MV | kV | MV

Details

定子绕组中由转子感应的电动势的最大值。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 反电动势波形 价值 理想梯形波——指定转子感应反电动势最大值.

计量单位	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
默认值	`9.6 V`
程序使用名称	`emf_max`
可计算	是

Details

转子感应的最大反电动势对应的转子的旋转速度。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 反电动势波形 价值 理想梯形波——指定转子感应反电动势最大值.

计量单位	`rad/s` \| `deg/s` \| `rad/min` \| `deg/min` \| `rpm` \| `rps`
默认值	`600 rpm`
程序使用名称	`w_measurement`
可计算	是

# 极对数 — 机的对极数

Details

转子上的永磁磁极对的数量。

默认值	`6`
程序使用名称	`N_pole_pairs`
可计算	是

# 转子角度定义 — 用于测量转子角度的参考点
a相磁轴与d轴之间的夹角 | a相磁轴与q轴之间的夹角

Details

测量转子旋转角度的参考点。如果选择了该值 a相磁轴与d轴之间的夹角，然后转子和相流动转子角度为零时对齐。选择值时 a相磁轴与q轴之间的夹角 相电流当转子角度为零时创建最大扭矩。

值	`Angle between the a-phase magnetic axis and the d-axis` \| `Angle between the a-phase magnetic axis and the q-axis`
默认值	`Angle between the a-phase magnetic axis and the d-axis`
程序使用名称	`axes_parameterization`
可计算	无

定子

# 绕组类型 — 绕组的连接
星形绕组 | 三角形绕组

Details

选择绕组连接:

星形绕组 -星连接。
三角形绕组 -三角形连接。阶段连接端口*A*和*B*之间，相 -端口*b*和*c*之间，相 -端口*c*和*a*之间。

值	`Wye-wound` \| `Delta-wound`
默认值	`Wye-wound`
程序使用名称	`winding_type`
可计算	无

# 定子参数化 — 定子的参数化
指定 Ld、Lq 和 L0 | 指定 Ls、Lm 和 Ms

Details

定子参数化的方法。

选择 指定 Ld、Lq 和 L0 或 指定 Ls、Lm 和 Ms.

值	`Specify Ld, Lq, and L0` \| `Specify Ls, Lm, and Ms`
默认值	`Specify Ld, Lq, and L0`
程序使用名称	`stator_parameterization`
可计算	无

# 建模保真度 — 仿真精度
恒定 Ld 和 Lq

Details

选择模拟的准确性:

恒定 Ld 和 Lq -价值观和它们是恒定的并且由适当的参数确定。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 定子参数化 价值 指定 Ld、Lq 和 L0.

值	`Constant Ld and Lq`
默认值	`Constant Ld and Lq`
程序使用名称	`machine_parameterization`
可计算	无

# 定子d轴电感，Ld — 沿_d轴的定子电感_
H | nH | uH | mH

Details

沿轴的定子电感 .

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 定子参数化 价值 指定 Ld、Lq 和 L0，而对于参数 建模保真度 价值 恒定 Ld 和 Lq.

计量单位	`H` \| `nH` \| `uH` \| `mH`
默认值	`0.00022 H`
程序使用名称	`L_d`
可计算	是

# 定子q轴电感，Lq — 沿_q轴的定子电感_
H | nH | uH | mH

Details

沿轴的定子电感 .

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 定子参数化 价值 指定 Ld、Lq 和 L0，而对于参数 建模保真度 价值 恒定 Ld 和 Lq.

计量单位	`H` \| `nH` \| `uH` \| `mH`
默认值	`0.00022 H`
程序使用名称	`L_q`
可计算	是

# 定子零序电感，L0 — 定子零序电感
H | nH | uH | mH

Details

零序的电感。

依赖关系

要使用此参数，请设置:

对于参数 *绕组类型 价值 星形绕组，为参数零序价值 包含，而对于参数 定子参数化 价值 指定 Ld、Lq 和 L0.

对于参数 *绕组类型 价值 三角形绕组，而对于参数 定子参数化 价值 指定 Ld、Lq 和 L0.

计量单位	`H` \| `nH` \| `uH` \| `mH`
默认值	`0.00016 H`
程序使用名称	`L_0`
可计算	是

# 定子每相自感，Ls — 每相定子自身电感
H | nH | uH | mH

Details

三个定子绕组中的每一个的平均本征电感。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 定子参数化 价值 指定 Ls、Lm 和 Ms.

计量单位	`H` \| `nH` \| `uH` \| `mH`
默认值	`0.0002 H`
程序使用名称	`L_s`
可计算	是

# 定子电感波动，Lm — 定子电感的变化幅度
H | nH | uH | mH

Details

定子绕组的本征和互感的变化幅度，取决于转子的旋转角度。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 定子参数化 价值 指定 Ls、Lm 和 Ms.

计量单位	`H` \| `nH` \| `uH` \| `mH`
默认值	`0.0 H`
程序使用名称	`L_m`
可计算	是

# ms — 定子的互感
H | nH | uH | mH

Details

定子绕组之间的平均互感。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 定子参数化 价值 指定 Ls、Lm 和 Ms.

计量单位	`H` \| `nH` \| `uH` \| `mH`
默认值	`2e-05 H`
程序使用名称	`M_s`
可计算	是

# 定子每相电阻，Rs — 定子每相的有功电阻
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

定子绕组中的每一个的有功电阻。

计量单位	`Ohm` \| `mOhm` \| `kOhm` \| `MOhm` \| `GOhm`
默认值	`0.013 Ohm`
程序使用名称	`R_s`
可计算	是

# 零序 — 启用零序列
排除 | 包含

Details

开启或关闭零序的选项。

包含 -零序被考虑在内。使用此默认设置可确定模型精度的优先级。

排除 -没有考虑到零序列。要提高计算机模拟或实时启动的速度，请选择此选项。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 绕组类型 价值 星形绕组.

值	`Exclude` \| `Include`
默认值	`Include`
程序使用名称	`zero_sequence`
可计算	无

机械

# 转子惯量 — 转子的惯性
m^2 | g*m^2 | kg*cm^2 | g*cm^2 | lbm*in^2 | ft^2 | slug*in^2 | ft^2

Details

机械端口*R*连接的转子的惯性。值可以为零。

计量单位	`kgm^2` \| `gm^2` \| `kgcm^2` \| `gcm^2` \| `lbmin^2` \| `lbmft^2` \| `slugin^2` \| `slugft^2`
默认值	`0.01 kg*m^2`
程序使用名称	`J`
可计算	是

# 转子阻尼 — 转子阻尼
N*m*s/rad | mN*m*s/rad | kN*m*s/rad | kgf*m*s/rad | lbf*ft*s/rad

Details

旋转过程中的阻尼。

计量单位	`Nms/rad` \| `mNms/rad` \| `kNms/rad` \| `kgfms/rad` \| `lbffts/rad`
默认值	`0.0 Nms/rad`
程序使用名称	`D`
可计算	是

温度特性

Details

比率在与温度有关的有源电阻的方程中. 假设绕组电阻与温度呈线性关系，定义为:

哪里:

-温度下的有源电阻 ;
-测量温度下的有源电阻 ;
-电阻的温度系数。铜的值为3.93e-3.1/K。

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

永磁体磁通密度与温度的偏导数. 它用于在温度升高时线性减小扭矩和感应电动势。

计量单位	`1/K` \| `1/degR` \| `1/deltaK` \| `1/deltadegC` \| `1/deltadegF` \| `1/deltadegR`
默认值	`-0.001 1/K`
程序使用名称	`alpha_flux`
可计算	是

Details

指定发动机参数的温度。

计量单位	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
默认值	`298.15 K`
程序使用名称	`T_measurement`
可计算	是

热端口

# 启用热端口 — 打开热端口

Details

参数值确定块的热端口的存在，以及是否将执行热损失建模。

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

# 每个定子绕组的热质量 — 每个定子绕组的热容量
J/K | kJ/K

Details

每个定子绕组的热容量的值。热容量是将温度升高一度所需的能量。

依赖关系

若要使用此选项，请选中该选项的复选框 启用热端口 .

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

# 转子热质量 — 转子的热容量
J/K | kJ/K

Details

转子的热容量。热容量是将温度升高一度所需的能量。

依赖关系

若要使用此选项，请选中该选项的复选框 启用热端口 .

计量单位	`J/K` \| `kJ/K`
默认值	`200.0 J/K`
程序使用名称	`rotor_thermal_mass`
可计算	是