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永磁同步电机

带正弦反电动势的永磁同步电机(SDPM)。

模块类型: AcausalElectricPowerSystems.Electromechanical.PMSM.ThreePhase

pmsm

库中的路径:

/Physical Modeling/Electrical/Electromechanical/Permanent Magnet/PMSM

资料描述

座 永磁同步电机 根据方案模拟转子上有永磁体的同步电机和绕组连接的三相定子 «明星» 或 «三角形» 具有正弦反电动势形状。 该图显示了定子绕组的等效电路。:

permanent magnet 1

您还可以在配置中模拟SDPM «三角形» 或 «明星» 通过设置参数 绕组类型 在值 三角形绕组 或 星形接法 相应地。

发动机设计

转子的永磁体产生一个根据正弦规律变化的磁场。

permanent magnet 2

如果为参数设置 转子角度定义 价值 a相磁轴与d轴之间的夹角，则在转子的零机械角 a相和永磁体的流动对齐。 设置参数时 转子角度定义 在值 a相磁轴与q轴之间的夹角。 转子的机械角度等于a相的磁轴与转子的q轴之间的角度。

方程

定子绕组两端的电压:

哪里

  • , , -定子绕组的电压;

  • -每个定子绕组的等效电阻;

  • , , -绕组中的电流;

  • , , -定子绕组的流动耦合差。

定子中的流动耦合由两个来源产生：来自转子永磁体的流动和定子电感中的电流。 因此:

哪里

  • -定子绕组的流动耦合;

  • , , -定子相的本征电感;

  • , , 等。 -定子各相之间的互感器;

  • , , -永磁体与定子的相应相的流动耦合。

定子绕组的电感是转子电角的函数，确定如下:



（）

（（（）））

（（（）））

（（（））

（（（）））

（（（）））

哪里

  • -转子的机械角度;

  • -转子的电动角度;

  • -等于 0 如果转子的电动角度相对于轴设置 ，或 −π/2 如果转子的电动角度相对于轴设置 ;

  • -定子绕组的固有电感。 该值是每个定子绕组的电感的平均值。;

  • -定子电感的振荡。 本征电感的波动（ , , ）定子绕组和互感波动（ , , 每两个定子绕组之间的差取决于转子角度的变化并且总是具有相同的值，即 ;

  • -定子绕组的互感。 值为定子绕组间互感的平均值（ , , ).

相绕组的永磁体的流动耦合 最大时 且等于零时 . 因此，发动机的流动耦合由:

哪里 -永磁体的流动耦合。

简化电气方程

将Park-Gorev变换应用于电气方程块，可以获得不依赖于转子旋转角度的扭矩表达式。

Park-Gorev变换定义如下:

ππππ

哪里

  • -电角度，定义为 ;

  • -对极的数量。

将Park—Gorev变换应用于定子绕组的电压和电流，将它们引向坐标系 ，其不依赖于转子的旋转角度:



将Park-Gorev变换应用于前两个电学方程可以让我们继续研究确定块行为的其他方程。:







哪里

  • -轴电感 定子;

  • -轴电感 定子;

  • -定子零序电感;

  • -转子的机械旋转速度;

  • -转子磁极对的数量;

  • -转子的扭矩。 扭矩从电机外壳（块端口）传递 ）到电机转子（块端口 ).

在街区里 永磁同步电机 使用了Park-Gorev变换的原始非正交实现。

流动耦合的替代参数化

除了直接设置永磁体磁通耦合值的方法外，还有其他参数化选项。

您可以使用反电动势或扭矩来调整发动机参数，这些参数通常在使用该参数的发动机技术数据表中指定 永磁体磁链 .

*电动势系数*是每个相的永磁体每单位转速产生的峰值电压。 永磁体的峰值磁通耦合与反电动势之间的关系形式为:

反EMF 对于一个阶段，它是:

*转矩常数*是由各相的单位电流感应的峰值转矩。 如果两个值都以SI单位表示，则在数值上与EMF系数相同。:

何时 如果所有三相中的电流都是平衡的，那么转子的总转矩为 等于:

哪里 -三个绕组中的任何一个绕组中的峰值电流。

比率 它遵循的事实是，在稳态下，它是来自所有阶段的力矩的总和。 因此，扭矩常数 它也可以是:

哪里 -在具有峰值线电压的平衡三相电流测试期间测量的总扭矩 . 线性电流的均方根值为:

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 — 发动机转子
旋转力学

Details

与电机转子连接的机械旋转端口。

程序使用名称

rod_flange

# C — 发动机外壳
旋转力学

Details

与电机壳体连接的机械转动口。

程序使用名称

case_flange

# ~ — 三相端口
电力

Details

可扩展的三相端口。

程序使用名称

port

# n — 中立
电力

Details

与中性线连接的电端口。

依赖关系

要使用此端口，请安装 绕组类型 在值 星形接法 和 零序 值中的（null序列） 包含.

程序使用名称

n

参数

主要的

# 绕组类型 — 绕组的配置
星形接法 | 三角形绕组

Details

选择绕组配置:

  • 星形接法 -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

# 建模保真度 — 机参数的设置方法
恒定 Ld、Lq 和永磁体

Details

选择设置机器参数的方法:

  • 恒定 Ld、Lq 和永磁体 -价值观 , 和 它们是恒定的并且由适当的参数确定。

值

Constant Ld, Lq and PM
默认值

Constant Ld, Lq and PM
程序使用名称

machine_parameterization
可计算

无

# 极对数 — 对极数

Details

转子磁极对的数量。

默认值

6
程序使用名称

N_pole_pairs
可计算

是

# 永磁体磁链参数化 — 永磁体磁通耦合的参数化
指定磁链 | 指定转矩常数 | 指定反电动势常数

Details

选择 指定磁链, 指定转矩常数 或 指定反电动势常数.

值

Specify flux linkage | Specify torque constant | Specify back EMF constant
默认值

Specify flux linkage
程序使用名称

flux_parameterization
可计算

无

# 永磁体磁链 — 与永磁体的流动耦合
Wb | mN*m/A | N*m/A | kN*m/A | kgf*m/A

Details

定子绕组中的任意一个的永磁体的磁通耦合的峰值。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 永磁体磁链参数化 价值 指定磁链 而对于参数 建模保真度 价值 恒定 Ld、Lq 和永磁体.

计量单位

Wb | mN*m/A | N*m/A | kN*m/A | kgf*m/A
默认值

0.03 Wb
程序使用名称

pm_flux_linkage
可计算

是

# 转矩常数 — 扭矩常数
Wb | mN*m/A | N*m/A | kN*m/A | kgf*m/A

Details

定子绕组中的任一者的转矩常数。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 永磁体磁链参数化 价值 指定转矩常数 而对于参数 建模保真度 价值 恒定 Ld、Lq 和永磁体.

计量单位

Wb | mN*m/A | N*m/A | kN*m/A | kgf*m/A
默认值

0.18 N*m/A
程序使用名称

torque_constant
可计算

是

# 反电势常数 — 反电动势比
V/rpm | V/(rad/s)

Details

定子绕组中的任一者的电动势系数。

电动势系数是永磁体每单位转速产生的各相的峰值电压。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 永磁体磁链参数化 价值 指定反电动势常数 而对于参数 建模保真度 价值 恒定 Ld、Lq 和永磁体.

计量单位

V/rpm | V/(rad/s)
默认值

0.18 V/(rad/s)
程序使用名称

back_emf_constant
可计算

是

# Stator参数 — 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

# 定子d轴电感Ld — 沿定子_d_轴的电感
H | nH | uH | mH

Details

沿_d_轴的电感。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Stator参数 价值 指定 Ld、Lq 和 L0 而对于参数 建模保真度 价值 恒定 Ld、Lq 和永磁体.

计量单位

H | nH | uH | mH
默认值

0.00019 H
程序使用名称

L_d
可计算

是

# 定子q轴电感，Lq — 沿定子_q_轴的电感
H | nH | uH | mH

Details

沿_q_轴的电感。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Stator参数 价值 指定 Ld、Lq 和 L0 而对于参数 建模保真度 价值 恒定 Ld、Lq 和永磁体.

计量单位

H | nH | uH | mH
默认值

0.00025 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 星形接法，为参数 零序 价值 包含，而对于参数 Stator参数 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 Stator参数 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 — 定子的本征相电感
H | nH | uH | mH

Details

定子的本征相电感。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Stator参数 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 — 定子电感的波动
H | nH | uH | mH

Details

考虑到定子绕组的自感和互感随转子旋转角度的变化而变化。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Stator参数 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

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 Stator参数 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 — 定子相电阻
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

定子相电阻。

依赖关系

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

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 — 零序选项
排除 | 包含

Details

启用或排除空序列的选项。

  • 包含 -启用零序列的参数。 使用此默认设置可确定模型精度的优先级。

  • 排除 -消除零序列的条件。 要提高桌面仿真或实时部署的仿真速度，请选择此选项。

依赖关系

如果为参数，则使用此参数 绕组类型 值已设置 星形接法.

值

Exclude | Include
默认值

Include
程序使用名称

zero_sequence
可计算

无

# 转子角度定义 — 用于测量转子旋转角度的参考点
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。

选择值时 a相磁轴与d轴之间的夹角 当转子的旋转角度为零时，转子磁通和相位重合。

选择值时 a相磁轴与q轴之间的夹角。 相电流_A_在转子的旋转角度为零时产生最大转矩。

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

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

kg*m^2 | g*m^2 | kg*cm^2 | g*cm^2 | lbm*in^2 | lbm*ft^2 | slug*in^2 | slug*ft^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

N*m*s/rad | mN*m*s/rad | kN*m*s/rad | kgf*m*s/rad | lbf*ft*s/rad
默认值

0.0 N*m*s/rad
程序使用名称

D
可计算

是

实例