AMESim电机及驱动库课件.pptx
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1、北航-LMS教研培训中心,电机及驱动库Electric Motors and Drives(EMD),2,目录,基础理论基本物理现象电机基础EMD 库直流电机电池感应电机(Parks 转换)电机控制速度控制环磁场定向矢量控制电流滞环控制,3,目录,基础基本物理现象电机基础EMD 库直流电机电池感应电机(Parks 转换)电机控制速度控制环磁场定向矢量控制电流滞环控制,4,基础:基本物理现象,毕奥-萨伐尔定律(Biot-Savart)Biot-Savart 定律将磁场与产生磁场的电流联系起来。沿回路流动的电流所建立的磁通密度B为各电流源Idi作用的叠加。楞次定律(Lenz):感应电流的效果总是阻
2、碍引起感应电流的原因。法拉第定律(Faradays):磁场中导线线圈的任何变化会在线圈中产生感应电压。,5,基础:基本物理现象,磁通密度 B(unit:T or Wb/m2)产生磁场的电流可以是导线中的宏观电流,也可以是原子中电子的微观电流。,2个主要磁场源:线圈和磁铁,磁通量(Unit:Wb)通过面积S的磁通量定义为:,6,基础:基本物理现象,磁场强度 H(Unit:A/m)磁场强度显示磁性材料的作用 在空隙中:在磁性材料中:,软材料 小磁滞回路,硬材料大磁滞回路(永久磁体),7,基础:基本物理现象,洛仑兹(Lorentz)力洛仑兹(Lorentz)力描述了作用于磁场中的移动电荷的力 拉普拉
3、斯(Laplace)法则 拉普拉斯法则(Laplace)描述了作用于磁场中的导线的力,8,基础:基本物理现象,拉普拉斯-洛仑兹关系,磁场和电荷的交互作用被用于机电系统:F=Bli和 e=Blv(Laplace-Lorentz 关系)在这个例子中,我们不考虑磁感应强度B的实现和其在磁路中的意义。,9,基础:基本物理现象,磁场公式:麦克斯韦法则(Maxwell)安培定律(Amperes law)法拉第定律(Faradays law)磁通量守恒电流守恒,麦克斯韦力(Maxwell force):作用于运动部分的力:式中 R 是电阻,10,基础:电机,电机基础 电机将电能转化为机械能。反之,将机械能转
4、化为电能是由发电机来实现的。,Electrical motor,11,基础:电机,电机基础,麦克斯韦,拉普拉斯,麦克斯韦力通常更大,电机中的力拉普拉斯或麦克斯韦,12,基础:电机,电机类型:,Power kW,Velocity rpm,直流电机,同步电机,感应电机,开关磁阻电机,永磁电机,13,目录,基础回顾基本物理现象电机基础EMD 库DC 电机电池感应电机(Parks 转换)电机控制速度控制环磁场定向矢量控制电流滞环控制,14,EMD 库:一系列经过验证的模块用来对各种类型的电力设备建模,电源(DC 和 AC)和连线R-L 节点Park正逆变换 理想三相逆变器直流,感应和同步电机采用数据文
5、件的电机电池,EMD 库:直流电机,15,EMD 库:直流电机,库中的模块:,信号,电,电(三相),机械,16,EMD 库:直流电机,典型直流电机在电磁场两极间有一个旋转电枢。换向器旋转一周改变电流方向2次。在切换瞬间,惯性保持电机正确的转向。电机的速度与电压成正比,转矩与电流成正比。速度控制通过改变电压或电流来控制。通过改变电机绕组匝数或改变供电电压来改变电压或电流。优点:易于设计和控制 低速大扭矩 缺点:需要电刷 有磨损 速度限制 噪音 电扰动,17,第一个例子:直流电机定负载下启动,EMD 库:直流电机,DCmotor.ame,模型假设:无磁心饱和定磁场强度,直流电机模型,18,第一个例
6、子:直流电机在定负载下启动,EMD 库:直流电机,19,电池模型:内阻模型,采用压力源和内部阻尼来表征电池特性。开路电压和内部阻尼的实验数据(SOC)。不考虑热影响。,EMD 库:电池,20,第二个例子:电池供电直流电机,EMD 库:电池,Battery.ame,正扭矩负载:作为一个电机,电池放电 负扭矩负载:作为一个发电机,电池充电,charge,discharge,torque0,torque0,21,感应电机:原理,三相供电的相位差在电机内部产生了旋转的电磁场。旋转磁场在转子导体内感生出电流,使转子随着磁场旋转方向旋转。转子的旋转速度比多相供电产生的旋转磁场慢,鼠笼感应电机(Leroy-
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