学习笔记4

本周要求用Modelica设计和仿真一个用三相交流异步电机带动起重机起升机构运行。考虑启动形式时,自耦变压器降压启动的K虽然可以调节,但启动时自耦变压器处于过电流状态运行,考虑到起重机启动较为频繁,故不采用自耦变压器降压启动。本次仿真利用Y-△降压启动的良好的启动特性。制动时采取倒拉制动,效果会较好一些。

机械运动周期如下:

(1)控制电机带重物上升,从静止加速到800r/min

(2)保持800r/min匀速运动0.5s,

(3)减速到静止,保持静止状态0.5s,

(4)带重物下降,从静止达到600r/min

(5)保持600r/min匀速运动0.6s,

(6)减速到静止。

仿真代码如下:

model SACIM "A Simple AC Induction Motor Model"

type Voltage=Real(unit="V");

type Current=Real(unit="A");

type Resistance=Real(unit="Ohm");

type Inductance=Real(unit="H");

type Speed=Real(unit="r/min");

type Torque=Real(unit="N.m");

type Inertia=Real(unit="kg.m^2");

type Frequency=Real(unit="Hz");

type Flux=Real(unit="Wb");

type Angle=Real(unit="rad");

type AngularVelocity=Real(unit="rad/s");

constant Real Pi = 3.1415926; 

 

Current i_A"A Phase Current of Stator";

Current i_B"B Phase Current of Stator";

Current i_C"C Phase Current of Stator";

Voltage u_A"A Phase Voltage of Stator";

Voltage u_B"B Phase Voltage of Stator";

Voltage u_C"C Phase Voltage of Stator";

Current i_a"A Phase Current of Rotor";

Current i_b"B Phase Current of Rotor";

Current i_c"C Phase Current of Rotor";

Frequency f_s"Frequency of Stator";

Torque Tm"Torque of the Motor";

Speed n"Speed of the Motor";

 

Flux Psi_A"A Phase Flux-Linkage of Stator";

Flux Psi_B"B Phase Flux-Linkage of Stator";

Flux Psi_C"C Phase Flux-Linkage of Stator";

Flux Psi_a"a Phase Flux-Linkage of Rotor";

Flux Psi_b"b Phase Flux-Linkage of Rotor";

Flux Psi_c"c Phase Flux-Linkage of Rotor";

 

Angle phi"Electrical Angle of Rotor";

Angle phi_m"Mechnical Angle of Rotor";

AngularVelocity w"Angular Velocity of Rotor";

 

Torque Tl"Load Torque"; 

Resistance Rs"Stator Resistance";

parameter Resistance Rr = 0.408"Rotor Resistance";

parameter Inductance Ls = 0.00252"Stator Leakage Inductance";

parameter Inductance Lr = 0.00252"Rotor Leakage Inductance";

parameter Inductance Lm = 0.00847"Mutual Inductance"; 

parameter Frequency f_N = 50"Rated Frequency of Stator";

parameter Voltage u_N = 220"Rated Phase Voltage of Stator";

parameter Real p =2"number of pole pairs";

parameter Inertia Jm = 0.1"Motor Inertia";

parameter Inertia Jl = 1"Load Inertia";

parameter Real K=0.577"starting rate";

parameter Real a=0.544"frequency rate 1";

parameter Real b=0.0681"frequency rate 2";

parameter Real c=0.3893"frequency rate 3";

parameter Real P=0.65"stoping rate";

 

initial equation 

 

Psi_A = 0; 

Psi_B = 0;

Psi_C = 0;

Psi_a = 0; 

Psi_b = 0;

Psi_c = 0;

phi = 0;

w = 0;

 

equation

u_A = Rs * i_A + 1000 * der(Psi_A);

u_B = Rs * i_B + 1000 * der(Psi_B);

u_C = Rs * i_C + 1000 * der(Psi_C);

 

0 = Rr * i_a + 1000 * der(Psi_a);

0 = Rr * i_b + 1000 * der(Psi_b);

0 = Rr * i_c + 1000 * der(Psi_c);

 

Psi_A = (Lm+Ls)*i_A + (-0.5*Lm)*i_B + (-0.5*Lm)*i_C + (Lm*cos(phi))*i_a + (Lm*cos(phi+2*Pi/3))*i_b + (Lm*cos(phi-2*Pi/3))*i_c;

Psi_B = (-0.5*Lm)*i_A + (Lm+Ls)*i_B + (-0.5*Lm)*i_C + (Lm*cos(phi-2*Pi/3))*i_a + (Lm*cos(phi))*i_b + (Lm*cos(phi+2*Pi/3))*i_c;

Psi_C = (-0.5*Lm)*i_A + (-0.5*Lm)*i_B + (Lm+Ls)*i_C + (Lm*cos(phi+2*Pi/3))*i_a + (Lm*cos(phi-2*Pi/3))*i_b + (Lm*cos(phi))*i_c;

 

Psi_a = (Lm*cos(phi))*i_A + (Lm*cos(phi-2*Pi/3))*i_B + (Lm*cos(phi+2*Pi/3))*i_C + (Lm+Lr)*i_a + (-0.5*Lm)*i_b + (-0.5*Lm)*i_c;

Psi_b = (Lm*cos(phi+2*Pi/3))*i_A + (Lm*cos(phi))*i_B + (Lm*cos(phi-2*Pi/3))*i_C + (-0.5*Lm)*i_a + (Lm+Lr)*i_b + (-0.5*Lm)*i_c;

Psi_c = (Lm*cos(phi-2*Pi/3))*i_A + (Lm*cos(phi+2*Pi/3))*i_B + (Lm*cos(phi))*i_C + (-0.5*Lm)*i_a + (-0.5*Lm)*i_b + (Lm+Lr)*i_c;

Tm =-p*Lm*((i_A*i_a+i_B*i_b+i_C*i_c)*sin(phi)+(i_A*i_b+i_B*i_c+i_C*i_a)*sin(phi+2*Pi/3)+(i_A*i_c+i_B*i_a+i_C*i_b)*sin(phi-2*Pi/3));

 

w = 1000 * der(phi_m);

phi_m = phi/p;

n= w*60/(2*Pi);

 

Tm-Tl = (Jm+Jl) * 1000 * der(w);

Tl=15;

 

if time <= 100 then

u_A = 0;

u_B = 0;

u_C = 0;

f_s = 0;

Rs=0.531;

elseif time <= 102 then

Rs=0.531;

f_s = f_N*a; 

u_A = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000)*a*K; 

u_B = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000-2*Pi/3)*a*K;

u_C = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000-4*Pi/3)*a*K; 

elseif time <= 1700 then

f_s = f_N*a; 

Rs=0.531;

u_A = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000)*a; 

u_B = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000-2*Pi/3)*a;

u_C = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000-4*Pi/3)*a;

elseif time <= 1740 then

f_s = f_N*a; 

Rs=3;

u_A = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000-4*Pi/3)*a; 

u_B = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000-2*Pi/3)*a;

u_C = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000)*a; 

elseif time <= 2660 then

f_s = f_N*a; 

Rs=0.531;

u_A = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000-4*Pi/3)*a; 

u_B = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000-2*Pi/3)*a;

u_C = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000)*a; 

elseif time <= 3170 then

f_s=f_N*b;

Rs=0.531;

u_A = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000)*b; 

u_B = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000-2*Pi/3)*b;

u_C = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000-4*Pi/3)*b; 

elseif time <= 3300 then

f_s = f_N*K*c; 

Rs=0.531;

u_A = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000-4*Pi/3)*c*K; 

u_B = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000-2*Pi/3)*c*K;

u_C = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000)*c*K; 

elseif time <= 4460 then

f_s = f_N*c; 

Rs=0.531; 

u_A = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000-4*Pi/3)*c; 

u_B = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000-2*Pi/3)*c;

u_C = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000)*c;

elseif time <= 4530 then

f_s = f_N*a*P; 

Rs=2;

u_A = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000)*a*P; 

u_B = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000-2*Pi/3)*a*P;

u_C = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000-4*Pi/3)*a*P; 

elseif time <= 5500 then

f_s = f_N*a;

Rs=0.531;

u_A = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000)*a; 

u_B = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000-2*Pi/3)*a;

u_C = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000-4*Pi/3)*a; 

else

f_s = f_N*b; 

Rs=0.531; 

u_A = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000)*b; 

u_B = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000-2*Pi/3)*b;

u_C = u_N * 1.414 * sin(2*Pi*f_s*time/1000-4*Pi/3)*b; 

end if;

 

end SACIM;

 

仿真结果如下:

 

由图像可知,整个过程中Tm最大值约195,整个过程持续约5.5秒。在起重机的两个静止过程中,转速与0仍有一定差距,过程衔接的转速变化也不是很平滑,本次仿真的数据取值应当还有更好的方案。

原文地址:https://www.cnblogs.com/yangliu1/p/5299655.html