Synchronous Machine (Six-Phase)

Шестифазная синхронная машина.

Тип: AcausalElectricPowerSystems.Electromechanical.Synchronous.SixPhase

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Electrical/Electromechanical/Synchronous/Synchronous Machine (Six-Phase)

Описание

Блок Synchronous Machine (Six-Phase) моделирует шестифазную синхронную машину.

Шестифазная синхронная машина имеет две группы обмоток статора: группу ABC и группу XYZ. Эти две группы имеют сдвиг фаз на 30 градусов.

Эквивалентные схемы шестифазной синхронной машины для продольной оси, поперечной оси и двух нулевых последовательностей имеют вид, как показано на рисунках ниже.

synchronous machine six phase 1

synchronous machine six phase 2

synchronous machine six phase 3

Уравнения

Уравнения синхронной машины записываются относительно вращающейся системы координат, которая определяется следующим образом:

где

— электрический угол ротора;
— число пар полюсов;
— механический угол ротора;
— это 0, если вы определяете электрический угол ротора по отношению к -оси, или −pi/2, если вы определяете электрический угол ротора по отношению к -оси.

Два преобразования Парка переводят уравнения синхронной машины во вращающуюся систему координат относительно электрического угла. Преобразование Парка для первой группы обмоток статора, группы ABC, определяется следующим образом:

Преобразование Парка для второй группы обмоток статора, группы XYZ, определяется следующим образом:

Преобразование Парка записывается в относительных единицах (о.е.).

Уравнения напряжений статора для группы ABC выглядят следующим образом:

где

, и — напряжения статора для группы ABC по осям , и нулевой последовательности соответственно, определяемые по формуле

,

где , и — напряжения статора для группы ABC, измеренные от порта ~ABC к порту нейтрали n1;
— базовая скорость в относительных единицах;
, и — потокосцепления для группы ABC по осям , и нулевой последовательности;
— скорость вращения ротора в относительных единицах;
— активное сопротивление статора;
и — токи обмотки статора для группы ABC по осям , и нулевой последовательности, определяемые как

,

где , и — токи на статоре для группы ABC от порта ~ABC к порту нейтрали n1.

Уравнения напряжений статора для группы XYZ выглядят следующим образом:

где

, и — напряжения статора для группы XYZ по осям , и нулевой последовательности соответственно, определяемые по формуле

,

где , и — напряжения статора для группы XYZ, измеренные от порта ~XYZ к порту нейтрали n1;
, и — потокосцепления для группы XYZ по осям , и нулевой последовательности;
и — токи обмотки статора для группы XYZ по осям , и нулевой последовательности, определяемые как

,

где , и — токи на статоре для группы XYZ от порта ~XYZ к порту нейтрали n1.

Уравнения напряжения ротора:

где

— напряжение обмотки возбуждения со стороны статора;
и — напряжения на демпферных обмотках по осям и со стороны статора; все они равны 0;
, и — магнитные потоки, соединяющие цепь возбуждения, демпферную обмотку по оси и демпферную обмотку по оси ;
, , и — сопротивления цепи возбуждения ротора, демпферной обмотки по оси и демпферной обмотки по оси ;
, , и — токи, протекающие в цепи возбуждения, в демпферной обмотке по оси и в демпферной обмотке по оси со стороны статора.

Уравнения потокосцепления статора определяются следующим образом:

где

— индуктивность рассеяния статора;
и — взаимные индуктивности статора по осям и .

Уравнения потокосцепления ротора определяются следующим образом:

где

— индуктивность обмотки возбуждения ротора;
— индуктивность демпферной обмотки ротора по оси ;
— индуктивность демпферной обмотки ротора по оси ;

Крутящий момент ротора:

Моделирование тепловых эффектов

Для моделирования потерь при преобразовании энергии в тепло можно использовать тепловой порт.

Если флажок Enable thermal port не установлен, то блок не содержит тепловых портов.
Если флажок Enable thermal port установлен, то блок содержит тепловые ненаправленные порты для каждой из обмоток и для ротора.

Переменные

Используйте группу параметров Initial targets, чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для переменных параметров блока перед моделированием. Для получения дополнительной информации см. Настройка физических блоков с помощью целевых значений.

Для этого блока параметры Initial targets видны только в том случае, если для параметра Initialization option установлено значение Set targets for rotor angle and Park’s transform variables или если установлен флажок Enable thermal port.

Порты

Ненаправленные

# fd+ — положительная клемма обмотки возбуждения
электричество

Details

Электрический порт, связанный с положительной клеммой обмотки возбуждения.

Имя для программного использования

fd_p

# fd− — отрицательная клемма обмотки возбуждения
электричество

Details

Электрический порт, связанный с отрицательной клеммой обмотки возбуждения.

Имя для программного использования

fd_n

# R — ротор машины
вращательная механика

Details

Механический порт, связанный с ротором машины.

Имя для программного использования

rod_flange

# C — корпус машины
вращательная механика

Details

Механический порт, связанный с корпусом машины.

Имя для программного использования

case_flange

# ~ABC — обмотки статора ABC
электричество

Details

Расширяемый трехфазный порт, связанный с обмотками статора ABC.

Имя для программного использования

port1

# ~XYZ — обмотки статора XYZ
электричество

Details

Расширяемый трехфазный порт, связанный с обмотками статора XYZ.

Имя для программного использования

port2

# n1 — нейтраль обмотки ABC
электричество

Details

Электрический порт, связанный с нейтралью обмотки ABC.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Zero sequence значение Include.

Имя для программного использования

n1

# n2 — нейтраль обмотки XYZ
электричество

Details

Электрический порт, связанный с нейтралью обмотки XYZ.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Zero sequence значение Include.

Имя для программного использования

n2

# HA — тепловой порт фазы
тепло

Details

Тепловой порт, связанный с фазной обмоткой .

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок Enable thermal port.

Имя для программного использования

stator_thermal_port_a

# HB — тепловой порт фазы
тепло

Details

Тепловой порт, связанный с фазной обмоткой .

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок Enable thermal port.

Имя для программного использования

stator_thermal_port_b

# HC — тепловой порт фазы
тепло

Details

Тепловой порт, связанный с фазной обмоткой .

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок Enable thermal port.

Имя для программного использования

stator_thermal_port_c

# HX — тепловой порт фазы
тепло

Details

Тепловой порт, связанный с фазной обмоткой .

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок Enable thermal port.

Имя для программного использования

stator_thermal_port_x

# HY — тепловой порт фазы
тепло

Details

Тепловой порт, связанный с фазной обмоткой .

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок Enable thermal port.

Имя для программного использования

stator_thermal_port_y

# HZ — тепловой порт фазы
тепло

Details

Тепловой порт, связанный с фазной обмоткой .

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок Enable thermal port.

Имя для программного использования

stator_thermal_port_z

# HR — тепловой порт ротора
тепло

Details

Тепловой порт, связанный с ротором.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок Enable thermal port.

Имя для программного использования

rotor_thermal_port

Параметры

Основные

# Nominal power — номинальная мощность
W | uW | mW | kW | MW | GW | V*A | HP_DIN

Details

Номинальная мощность.

Единицы измерения	`W` \| `uW` \| `mW` \| `kW` \| `MW` \| `GW` \| `V*A` \| `HP_DIN`
Значение по умолчанию	`100e3 V*A`
Имя для программного использования	`S_rated`
Вычисляемый	Да

# Nominal voltage (line-to-line,rms) — номинальное среднеквадратичное напряжение
V | uV | mV | kV | MV

Details

Номинальное среднеквадратичное линейное напряжение.

Единицы измерения	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
Значение по умолчанию	`240.0 V`
Имя для программного использования	`V_rated`
Вычисляемый	Да

# Nominal electrical frequency — номинальная электрическая частота
Hz | kHz | MHz | GHz

Details

Номинальная электрическая частота, при которой указывается номинальная мощность.

Единицы измерения	`Hz` \| `kHz` \| `MHz` \| `GHz`
Значение по умолчанию	`50.0 Hz`
Имя для программного использования	`f_rated`
Вычисляемый	Да

# Number of pole pairs — число пар полюсов

Details

Число пар полюсов машины.

Значение по умолчанию	`2.0`
Имя для программного использования	`N_pole_pairs`
Вычисляемый	Да

# Zero sequence — модель нулевой последовательности
Exclude | Include

Details

Модель с нулевой последовательностью:

Include — приоритет отдается точности модели. При включении условий нулевой последовательности для симуляций с использованием Partitioning solving возникают ошибки.

Exclude — приоритет отдается скорости моделирования для настольного моделирования или развертывания в реальном времени.

Значения	`Exclude` \| `Include`
Значение по умолчанию	`Include`
Имя для программного использования	`zero_sequence`
Вычисляемый	Нет

# Rotor angle definition — точка отсчета для измерения угла поворота ротора
Angle between the a-phase magnetic axis and the q-axis | Angle between the a-phase magnetic axis and the d-axis

Details

Точка отсчета для измерения угла поворота ротора.

При выборе значения Angle between the a-phase magnetic axis and the d-axis ось ротора и -фазная магнитная ось статора выравниваются, когда угол поворота ротора равен нулю.

При выборе значения Angle between the a-phase magnetic axis and the q-axis ось ротора и -фазная магнитная ось статора выравниваются, когда угол поворота ротора равен нулю.

Значения	`Angle between the a-phase magnetic axis and the q-axis` \| `Angle between the a-phase magnetic axis and the d-axis`
Значение по умолчанию	`Angle between the a-phase magnetic axis and the d-axis`
Имя для программного использования	`axes_parameterization`
Вычисляемый	Нет

Сопротивления

# Stator resistance, Rs — сопротивление статора

Details

Сопротивление статора. Этот параметр должен быть больше 0.

Значение по умолчанию	`0.0288`
Имя для программного использования	`R_s`
Вычисляемый	Да

# Stator leakage inductance, Ll — индуктивность рассеяния статора

Details

Индуктивность рассеяния статора. Этот параметр должен быть больше 0.

Значение по умолчанию	`0.0969`
Имя для программного использования	`L_l`
Вычисляемый	Да

# Stator d-axis mutual inductance, Lmd — взаимная индуктивность оси статора

Details

Взаимная индуктивность по оси статора. Этот параметр должен быть больше 0.

Значение по умолчанию	`1.9583`
Имя для программного использования	`L_md`
Вычисляемый	Да

# Stator q-axis mutual inductance, Lmq — взаимная индуктивность оси статора

Details

Взаимная индуктивность по оси статора. Этот параметр должен быть больше 0.

Значение по умолчанию	`0.9045`
Имя для программного использования	`L_mq`
Вычисляемый	Да

# Rotor field winding resistance, Rfd' — сопротивление обмотки возбуждения ротора

Details

Сопротивление обмотки возбуждения ротора. Этот параметр должен быть больше 0.

Значение по умолчанию	`0.0028`
Имя для программного использования	`R_fd`
Вычисляемый	Да

# Rotor field winding inductance, Llfd' — индуктивность обмотки возбуждения ротора

Details

Индуктивность обмотки возбуждения ротора. Этот параметр должен быть больше 0.

Значение по умолчанию	`0.0813`
Имя для программного использования	`L_l_fd`
Вычисляемый	Да

# Rotor d-axis damper winding resistance, Rkd' — сопротивление демпферной обмотки ротора по оси

Details

Сопротивление демпферной обмотки ротора по оси . Этот параметр должен быть больше 0.

Значение по умолчанию	`0.0041`
Имя для программного использования	`R_kd`
Вычисляемый	Да

# Rotor d-axis damper winding inductance, Llkd' — индуктивность демпферной обмотки ротора по оси

Details

Индуктивность демпферной обмотки ротора по оси . Этот параметр должен быть больше 0.

Значение по умолчанию	`0.0918`
Имя для программного использования	`L_l_kd`
Вычисляемый	Да

# Rotor q-axis damper winding resistance, Rkq' — сопротивление демпферной обмотки ротора по оси

Details

Сопротивление демпферной обмотки ротора по оси . Этот параметр должен быть больше 0.

Значение по умолчанию	`0.0043`
Имя для программного использования	`R_kq`
Вычисляемый	Да

# Rotor q-axis damper winding inductance, Llkq' — индуктивность демпферной обмотки ротора по оси

Details

Индуктивность демпферной обмотки ротора по оси . Этот параметр должен быть больше 0.

Значение по умолчанию	`0.1174`
Имя для программного использования	`L_l_kq`
Вычисляемый	Да

Начальные условия

# Initialization option — опция инициализации
Set targets for rotor angle and Park’s transform variables | Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase

Details

Модель для задания значений определенных параметров и переменных в начале моделирования:

Чтобы задать рабочую точку, не зависящую от подключенной сети, выберите Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase.
Чтобы указать приоритет и начальные целевые значения переменных блока перед моделированием, выберите Set targets for rotor angle and Park’s transform variables. Для получения дополнительной информации см. Настройка физических блоков с помощью целевых значений.

Значения	`Set targets for rotor angle and Park’s transform variables` \| `Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase`
Значение по умолчанию	`Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase`
Имя для программного использования	`initialization_option`
Вычисляемый	Нет

# Terminal voltage magnitude — напряжение на клеммах
V | uV | mV | kV | MV

Details

Величина напряжения на клеммах.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Initialization option значение Set real power, reactive power, terminal voltage, and terminal phase.

Единицы измерения	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
Значение по умолчанию	`240.0 V`
Имя для программного использования	`V_mag_start`
Вычисляемый	Да

# Terminal voltage angle corresponding to ABC group — угол напряжения на клеммах, соответствующих группе ABC
rad | deg | rev | mrad | arcsec | arcmin | gon

Details

Угол напряжения на клеммах, соответствующих статору группы ABC.

Зависимости

Единицы измерения	`rad` \| `deg` \| `rev` \| `mrad` \| `arcsec` \| `arcmin` \| `gon`
Значение по умолчанию	`0.0 deg`
Имя для программного использования	`V_ang_start`
Вычисляемый	Да

# Terminal active power (ABC group) — активная мощность на клеммах, соответствующих группе ABC
W | uW | mW | kW | MW | GW | V*A | HP_DIN

Details

Активная мощность на клеммах, генерируемая обмотками статора группы ABC.

Зависимости

Единицы измерения	`W` \| `uW` \| `mW` \| `kW` \| `MW` \| `GW` \| `V*A` \| `HP_DIN`
Значение по умолчанию	`50e3 V*A`
Имя для программного использования	`P1_t_start`
Вычисляемый	Да

# Terminal reactive power (ABC group) — реактивная мощность на клеммах, соответствующих группе ABC
W | uW | mW | kW | MW | GW | V*A | HP_DIN

Details

Реактивная мощность на клеммах, генерируемая обмотками статора группы ABC.

Зависимости

Единицы измерения	`W` \| `uW` \| `mW` \| `kW` \| `MW` \| `GW` \| `V*A` \| `HP_DIN`
Значение по умолчанию	`0.0 V*A`
Имя для программного использования	`Q1_t_start`
Вычисляемый	Да

# Terminal active power (XYZ group) — активная мощность на клеммах, соответствующих группе XYZ
W | uW | mW | kW | MW | GW | V*A | HP_DIN

Details

Активная мощность на клеммах, генерируемая обмотками статора группы XYZ.

Зависимости

Единицы измерения	`W` \| `uW` \| `mW` \| `kW` \| `MW` \| `GW` \| `V*A` \| `HP_DIN`
Значение по умолчанию	`20e3 V*A`
Имя для программного использования	`P2_t_start`
Вычисляемый	Да

# Terminal reactive power (XYZ group) — реактивная мощность на клеммах, соответствующих группе XYZ
W | uW | mW | kW | MW | GW | V*A | HP_DIN

Details

Реактивная мощность на клеммах, генерируемая обмотками статора группы XYZ.

Зависимости

Единицы измерения	`W` \| `uW` \| `mW` \| `kW` \| `MW` \| `GW` \| `V*A` \| `HP_DIN`
Значение по умолчанию	`0.0 V*A`
Имя для программного использования	`Q2_t_start`
Вычисляемый	Да

Тепловая модель

# Enable thermal port — включение тепловых портов

Details

Установите этот флажок, чтобы использовать тепловой порт блока и моделировать потери при преобразовании энергии в тепло.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`has_thermal_port`
Вычисляемый	Нет

Details

Температура, для которой указаны параметры двигателя.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Enable thermal port.

Единицы измерения	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
Значение по умолчанию	`298.15 K`
Имя для программного использования	`T_measurement`
Вычисляемый	Да

Details

Коэффициент в уравнении, связывающем сопротивление с температурой.

Значение по умолчанию 3.93e−3 1/K соответствует меди.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Enable thermal port.

Единицы измерения	`1/K` \| `1/degR` \| `1/deltaK` \| `1/deltadegC` \| `1/deltadegF` \| `1/deltadegR`
Значение по умолчанию	`0.00393 1/K`
Имя для программного использования	`alpha`
Вычисляемый	Да

# Thermal mass for each stator winding — теплоемкость обмотки
J/K | kJ/K

Details

Значение теплоемкости для каждой обмотки статора. Теплоемкость — это энергия, необходимая для повышения температуры на один градус.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Enable thermal port.

Единицы измерения	`J/K` \| `kJ/K`
Значение по умолчанию	`100.0 J/K`
Имя для программного использования	`stator_thermal_mass`
Вычисляемый	Да

# Rotor thermal mass — теплоемкость ротора
J/K | kJ/K

Details

Значение теплоемкости для ротора. Теплоемкость — это энергия, необходимая для повышения температуры на один градус.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Enable thermal port.

Единицы измерения	`J/K` \| `kJ/K`
Значение по умолчанию	`200.0 J/K`
Имя для программного использования	`rotor_thermal_mass`
Вычисляемый	Да

Литература

Kieferndorf, F., Burzanowska , H., Kanerva S., Sario P. Modeling of rotor based harmonics in dual-star, wound field, synchronous machines. 2008 18th International Conference on Electrical Machines: Vilamoura, 1–6.
Burzanowska , H., Sario P, Stulz C., Joerg P. Redundant Drive with Direct Torque Control (DTC) and dual-star synchronous machine, simulations and verifications. 2007 European Conference on Power Electronics and Applications: Aalborg, 1–10.