Объект: PMSM
Библиотека: ElectricalDrive
Имя на уровне решателя: ElectricalDrive.PMSM
Аннотация: Модель синхронного двигателя с постоянными магнитами
Обозначение: 
Порты (степени свободы) компонента:
№ |
Обозначение порта |
Тип |
Наименование порта |
|---|---|---|---|
1 |
Node1 |
ELECTRIC |
Узел1 |
2 |
Node2 |
ELECTRIC |
Узел2 |
3 |
Node3 |
ELECTRIC |
Узел1 |
4 |
WR |
MECH1D_R |
Узел обмотки ротора |
5 |
WS |
MECH1D_R |
Узел обмотки статора |
Пользовательские параметры модели:
№ |
Параметр |
Тип |
Описание |
Единица |
Значение по умолч. |
|---|---|---|---|---|---|
1 |
JR |
real |
Момент инерции ротора (JR) |
kg*m^2 |
1e-3 |
2 |
JS |
real |
Момент инерции статора (JS) |
kg*m^2 |
1e-2 |
3 |
Ld |
real |
Индуктивность обмотки статора по оси d, Гн |
H |
0.037 |
4 |
Lq |
real |
Индуктивность обмотки статора по оси q, Гн |
H |
0.037 |
5 |
N |
real |
Число пар полюсов |
1 |
|
6 |
RS |
real |
Сопротивление обмоток статора, Ом |
ohm |
16.6 |
7 |
TR |
real |
Коэффициент трения в подшипниках |
N*m*s/rad |
1e-3 |
8 |
WR0 |
real |
Начальная угловая скорость вращения ротора |
rad/s |
0 |
9 |
WS0 |
real |
Начальная угловая скорость вращения статора |
rad/s |
0 |
10 |
psi_f |
real |
Потокосцепление магнитов, Вб |
Wb |
0.8 |
Расчетные и измеряемые величины:
№ |
Параметр |
Описание |
Единица |
|---|---|---|---|
1 |
V_Voltage1 |
Электрический потенциал на порте ; |
V |
2 |
S_ElectricCurrent1 |
Электрический ток на порте ; |
A |
3 |
V_Voltage2 |
Электрический потенциал на порте ; |
V |
4 |
S_ElectricCurrent2 |
Электрический ток на порте ; |
A |
5 |
V_Voltage3 |
Электрический потенциал на порте ; |
V |
6 |
S_ElectricCurrent3 |
Электрический ток на порте ; |
A |
7 |
V_AngularSpeed4 |
Угловая скорость на порте ; |
rad/s |
8 |
A_AngularAcceleration4 |
Угловое ускорение на порте ; |
rad/s**2 |
9 |
X_AngularMotion4 |
Угловое перемещение ; |
rad |
10 |
S_Torque4 |
Крутящий момент на порте ; |
N*m |
11 |
V_AngularSpeed5 |
Угловая скорость на порте ; |
rad/s |
12 |
A_AngularAcceleration5 |
Угловое ускорение на порте ; |
rad/s**2 |
13 |
X_AngularMotion5 |
Угловое перемещение ; |
rad |
14 |
S_Torque5 |
Крутящий момент на порте ; |
N*m |
Пример использования компонента
Модель синхронного двигателя с постоянными магнитами (PMSM)
Компонент PMSM (модуль ElectricalDrive) реализует модель синхронного двигателя с постоянными магнитами (СДПМ) в системе векторного управления скоростью. Компонент учитывает электромагнитные и механические параметры двигателя, такие как число пар полюсов, активные сопротивления и индуктивности обмоток по осям d и q, потокосцепление постоянных магнитов, моменты инерции и коэффициент трения. Применяется в системах управления электроприводами для моделирования динамики высокоточных приводов переменного тока.
Проверка работы системы векторного управления скоростью СДПМ при ступенчатом изменении задания скорости.
Начальные данные:
Схема тестирования:
Схема представляет собой замкнутую систему векторного управления СДПМ. На вход системы подается сигнал задания скорости Speed_ref1. Внешний контур регулятора скорости (PID) формирует задание на момент, которое пересчитывается в задание тока по оси q (Iq), при этом задание тока по оси d (Id) поддерживается равным нулю. Внутренние контуры регулирования токов (PID) формируют напряжения, которые после обратных преобразований координат (Парка и Кларк) подаются на двигатель PMSM1. Обратная связь по скорости и углу ротора обеспечивает корректную работу преобразований. Выходные сигналы регистрируются на осциллографах Check1 и RUN.
Результат:
На графике Check1 показаны сигналы PMSM.Speed_reference1 (задание скорости) и PMSM.Speed_real1 (фактическая скорость ротора). Задание представляет собой ступенчатый сигнал: в момент 0.2 с происходит скачок до 20 рад/с, а в момент 1.2 с — сброс до –20 рад/с. Фактическая скорость отрабатывает эти изменения: после переходного процесса она выходит на заданный уровень. Наблюдается незначительное перерегулирование (около 20 рад/с) и время установления, характерные для настроенной системы управления.
На графике RUN показаны фазные токи (Ia1, Ib1, Ic1), фазные напряжения (Ua1, Ub1, Uc1), а также токи статора в осях d и q (Id1, Iq1) и сигнал реальной скорости. В моменты ступенчатого изменения задания (0.2 с и 1.2 с) наблюдаются интенсивные переходные процессы с кратковременным возрастанием амплитуды токов и напряжений (до 100 единиц), вызванные реакцией регуляторов на рассогласование. После завершения переходных процессов система стабилизируется, токи и напряжения принимают установившиеся значения. Модель корректно воспроизводит электромеханические процессы и демонстрирует работоспособность алгоритмов векторного управления.
Схема теста
Рисунок 1 - Схема теста
Графики результатов теста
Рисунок 2 - PMSM.RUN (фазные токи, напряжения, токи Id/Iq и скорость)
Рисунок 3 - PMSM.Check1 (задание скорости и реальная скорость)