Maxwell软件的学习总结 |
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本文主要讨论了 为什么通过clark park变换得到的DQ轴分量正负号出现了问题?maxwell的真的是d轴对齐A相轴线吗?为什么maxwell中反电势会超前磁链?maxwell采用的是电动机还是发电机惯例 1.问题的引出 1-1 pruis电机模型(通过id=-150A,iq=100A反推三相电流)前段时间做毕业设计,其中一个任务是绘制pruis电机dq轴电感和磁链随dq轴电流变化的曲面图,我通过idq反推iabc给定三相电流激励,这样便于扫描电流,其公式为 ia=cos(Omega · Time) id-sin(Omega · Time) iq ib=cos(Omega · Time) (-1/2 id+sqrt(3)/2 iq)+sin(Omega · Time) (sqrt(3)/2 id+1/2 iq) ic=cos(Omega · Time) (-1/2 id-sqrt(3)/2 iq)+sin(Omega · Time) (-sqrt(3)/2 id+1/2 iq) 然后再通过clark和park变化得到dq磁链(id=-150A,iq=100A,下文不加说明默认都是扫描的这个状态) ψd=2/3(cos(Omega · Time)(FluxLinkage(PhaseA)-1/2 FluxLinkage(PhaseB)-1/2 FluxLinkage(PhaseC)) +sin(Omega · Time) (sqrt(3)/2 FluxLinkage(PhaseB)-sqrt(3)/2 FluxLinkage(PhaseC))) ψq=2/3 (sin(Omega · Time) (-FluxLinkage(PhaseA)+1/2 FluxLinkage(PhaseB)+1/2 FluxLinkage(PhaseC)) +cos(Omega · Time) (sqrt(3)/2 FluxLinkage(PhaseB)-sqrt(3)/2 FluxLinkage(PhaseC))) 但是这么做,不知什么原因,出现了一个问题,问题就是:id=iq=0时,计算d轴磁链得到的应该是正的,但是我算的平均值是负的,做的时候知识储备太少,没发现这个细节。仔细想想,电磁转矩公式前半部分的永磁转矩,永磁体磁链肯定应该是正的,不然转矩可能会小于0. 因为上面的问题是后来学习UDO的时候发现的,我先用RMxprt建了个表贴式模型,一键生成MAXWELL,通的电流是基于三相电流公式,公式如下 ia=Imax sin(Omega · Time+Gamma) ib=Imax sin(Omega · Time-2/3 pi+Gamma) ic=Imax sin(Omega · Time+2/3 pi+Gamma) 在Imax=0时,通过1-1里的clark和park变化得到dq磁链,果然还是负的,但是我使用User Defined Output 模块中的D-Q solution进行运算,得到的结果是d为正,q为0。我感觉这个结果才是正确的。 还是基于刚刚RMxprt生成的模型,通的电流是基于三相电流公式,公式如下 ia=Imax sin(Omega · Time+Gamma) ib=Imax sin(Omega · Time-2/3 pi+Gamma) ic=Imax sin(Omega · Time+2/3 pi+Gamma) 在Imax=100A时,我对三相电流进行clark和park变换,公式如下: id=2/3 (cos(Omega · Time) (InputCurrent(PhaseA)-1/2 InputCurrent(PhaseB)-1/2 InputCurrent(PhaseC)) +sin(Omega · Time) (sqrt(3)/2 InputCurrent(PhaseB)-sqrt(3)/2 InputCurrent(PhaseC))) iq=2/3 (sin(Omega · Time) (-InputCurrent(PhaseA)+1/2 InputCurrent(PhaseB)+1/2 InputCurrent(PhaseC)) +cos(Omega · Time) (sqrt(3)/2 InputCurrent(PhaseB)-sqrt(3)/2 InputCurrent(PhaseC))) 因为根据RMxprt的初步仿真,在额定转速3600rpm下的电流控制角Gamma=28.53deg,通过计算id=-47A,iq=87A,和下图得到的结果正负号正好相反。 在pruis模型中,按1-1所示的方法给定三相电流,再用clark和park变换得到的dq轴电流也是正确的,这里怀疑变换公式有问题,但是一正一反的变换使得这个问题被抵消了。 2.问题的探究(总结并提出新的问题) 2-1 RMxprt生成的表贴式MAXWELL模型( Imax=100A)因为不明白用clark和park变换得到的结果问题出在哪,我就先考虑为啥UDO模块中的D-Q solution得到的结果是正确的。 thet是坐标变换park变换中代入得数值,Position[k]存放了转子的位置数据,因为此电机给了10deg的初始位置角,因此实际上它是从10deg开始的,InitialPosition就是上面的Alignment angle of the D-Q axis,ANSYS的帮助文件意思是Alignment angle of the D-Q axis= - Poles/2*初始位置角= - 30deg,理解起来就是ANSYS无法像我们一样,通过转速得到一个Omega · Time,他只知道转子位置,然后减去那个偏移的初始位置(还得乘极对数)。 而且从RMxprt一键转换MAXWELL的时候,我发现ANSYS帮我们设置好了输出量,如下图,侧面验证了上面的想法 为了探究刚刚的结论,将1-1中的公式+pi ia=cos(Omega · Time +pi) id-sin(Omega · Time +pi) iq ib=cos(Omega · Time +pi) (-1/2 id+sqrt(3)/2 iq)+sin(Omega · Time +pi) (sqrt(3)/2 id+1/2 iq) ic=cos(Omega · Time +pi) (-1/2 id-sqrt(3)/2 iq)+sin(Omega · Time +pi) (-sqrt(3)/2 id+1/2 iq) 得到的三相电流如下图所示 现在的问题,就是为什么要在传统的clark和park变换的过程中+PI ???? 验证一下3-1的结论,采用1-2中的RMxprt生成的模型(自动生成MAXWELL的时候,软件自己设定的,减少其他变量影响)初始位置角为10°,空载Imax=0A. 三相磁链的波形图如下,可以看到0时刻A相磁链达到最大值,而且为负,是不是就说明0时刻S极和A相轴线对齐了?
解决了3-2中的问题,顺手仿真了一下空载反电动势,又发现了新的问题。 A相 反电动势 e=-dψ/dt,应该在0时刻为0. 接下来磁链的变化率为正,因此反电势应该为负,但是结果并不是这样,如下图所示。而且电机学里 感应电动势 滞后 磁链 90°,但是maxwell的结果为什么是超前? 隐隐感觉到,3-3和3-1的问题有相互联系的地方。 在西莫论坛上看到,有人说maxwell采用电动机惯例,我就先去总结了一下,其实就是电流和电压的正方向定义问题,但是也可以归结成电流和反电动势的正方向定义不同。可以说MAXWELL确实采用了电动机惯例,因此电流和反电动势的正方向定义为相反的方向。 |
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