Синхронная машина (6 фаз)

Шестифазная синхронная машина.

Тип: AcausalElectricPowerSystems.Electromechanical.Synchronous.SixPhase

Путь в библиотеке:

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

Описание

Блок Синхронная машина (6 фаз) 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 Тепловой порт не установлен, то блок не содержит тепловых портов.
Если флажок Тепловой порт установлен, то блок содержит тепловые ненаправленные порты для каждой из обмоток и для ротора.

Переменные

Используйте группу параметров Целевые значения, 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 Целевые значения видны только в том случае, если для параметра Вариант инициализации установлено значение Установить начальные значения угла ротора и переменных преобразования Парка или если установлен флажок Тепловой порт.

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 Нулевая последовательность значение Включить.

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 Нулевая последовательность значение Включить.

Имя для программного использования

n2

# HA — тепловой порт фазы
тепло

Details

Тепловой порт, связанный с фазной обмоткой .

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок Тепловой порт.

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 Тепловой порт.

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 Тепловой порт.

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 Тепловой порт.

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 Тепловой порт.

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 Тепловой порт.

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 Тепловой порт.

Имя для программного использования

rotor_thermal_port

Параметры

Основные

# Номинальная мощность — 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

# Номинальное напряжение (линейное, 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

# Номинальная электрическая частота — 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

# Число пар полюсов — число пар полюсов

Details

Число пар полюсов машины.

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

# Нулевая последовательность — модель нулевой последовательности
Исключить | Включить

Details

Модель с нулевой последовательностью:

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

Исключить — 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

# Определение угла ротора — точка отсчета для измерения угла поворота ротора
Угол между магнитной осью фазы А и осью q | Угол между магнитной осью фазы A и осью d

Details

Точка отсчета для измерения угла поворота ротора.

При выборе значения Угол между магнитной осью фазы A и осью d ось ротора и -фазная магнитная ось статора выравниваются, когда угол поворота ротора равен нулю.

При выборе значения Угол между магнитной осью фазы А и осью q 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

# Активное сопротивление статора, 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

# Индуктивность рассеяния статора, 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

# Взаимная индуктивность статора по оси d, 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

# Взаимная индуктивность статора по оси q, 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

# Сопротивление обмотки возбуждения ротора, 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

# Индуктивность обмотки возбуждения ротора, 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

# Активное сопротивление демпферной обмотки ротора по оси d, 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

# Индуктивность демпферной обмотки ротора по оси d, 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

# Активное сопротивление демпферной обмотки ротора по оси q, 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

# Индуктивность демпферной обмотки ротора по оси q, 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

# Вариант инициализации — опция инициализации
Установить начальные значения угла ротора и переменных преобразования Парка | Установить активную и реактивную мощности, действующее значение и фазу напряжения на выводах

Details

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

Чтобы задать рабочую точку, не зависящую от подключенной сети, выберите Установить активную и реактивную мощности, действующее значение и фазу напряжения на выводах.
Чтобы указать приоритет и начальные целевые значения переменных блока перед моделированием, выберите Установить начальные значения угла ротора и переменных преобразования Парка. 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

# Напряжение на выводах — напряжение на клеммах
V | uV | mV | kV | MV

Details

Величина напряжения на клеммах.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Вариант инициализации значение Установить активную и реактивную мощности, действующее значение и фазу напряжения на выводах.

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

# Угол напряжения на выводах, соответствующий группе ABC — 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

# Активная мощность на выводах (фазы ABC) — 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

# Реактивная мощность на выводах (фазы ABC) — 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

# Активная мощность на выводах (фазы XYZ) — 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

# Реактивная мощность на выводах (фазы XYZ) — 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

# Тепловой порт — 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 Тепловой порт.

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 Тепловой порт.

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

# Тепловая масса каждой обмотки статора — 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 Тепловой порт.

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

# Тепловая масса ротора — 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 Тепловой порт.

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.