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第2O卷第1期

2011年3月

计算机辅助工程

Computer Aided Engineering

Vo1.20 No.1

Mar.20l1

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基于Modelica

文章编号:1006—0871(2011)O1—0177—04

的异步电机建模仿真

邓忠生 , 刘文华 , 何相良2, 田显钊

(1.东方电机有限公司产品开发一部,四川德阳618000;

2.苏州同元软控信息技术有限公司研发一部,江苏苏州215123)

摘要:为进行异步电机涉及的机械、电气和控制等多个领域的整体设计优化和性能分析,对其进

行多领域统一建模仿真.基于Modelica在MWorks平台上建立异步电机的元件模型库及整机模型,

并进行仿真分析;通过与实验结果的对比验证该模型的有效性.该模型基于多领域建模语言建立,

对实现异步电机的多领域统一建模以及整体设计和性能分析提供一种新方法.

关键词:异步电机;多领域建模;Modelica;MWorks

中图分类号:U441.5;U444.18;TB115 文献标志码:A

Modeling and simulation for induction motor

based on Modelica

DENG Zhongsheng ,LIU Wenhua ,HE Xiangliang ,TIAN Xianzhao

(1.Product Development Department No.1,Dongfang Electric Machinery Co.,Ltd.,Deyang 618000,Sichuan,China;

2.R&D Department No.1,Suzhou Tongyuan Software and Control Technology Co.,Ltd.,Suzhou 215123,Jiangsu,China)

Abstract:Induction motor contains the parts in different domains,such as mechanism,electric,control

and SO on.To achieve the whole machine design optimization and performance of induction motor,multi—

domain unified modeling and simulation is performed on it.On the MWorks platform,the component

model library and whole machine modeling are established,simulated and analyzed based on Modelica.

The effectiveness of the model is verified by the comparison with the experiment result.The model is

based on multi—domain modeling language,and it provide a new method for the multi—domain unified

modeling and the whole machine design and pe-rformance analysis.

Key words:induction machine;multi—domain modeling;Modelica;MWorks

0 引 言

随着工业实践和科学技术的发展,现代机电产

品13趋复杂,通常是机、电、液、控等不同领域子系统

的综合体.异步电机涉及机械、电气和控制等多个领

域,在采用复杂系统建模和仿真技术对异步电机进

行整体设计和分析时,这些不同领域的子系统表现

出紧耦合的特性,要求对多领域统一建模、一致仿

真;此外,在异步电机的建模和仿真过程中,还呈现

出以机械系统为代表的连续域与以电子控制系统为

代表的离散域混合的特性.…这种多领域耦合和连

续~离散域混合的特性已成为现代复杂机电产品的

显著特征.在这种情况下,传统的单一领域仿真分析

工具已不能胜任此类复杂系统整体性能分析的任

收稿日期:2011—03.02修回13期:2011—03—18

作者简介:邓忠生(1967一),男,四川资阳人,高级工程师,研究方向为仿真分析和集成化管理,(E—mail)dzs@dfem.con1.cn

178 计算机辅助工程 2011血

务,对这些单一领域仿真工具的简单集成也不能从

根本上满足多领域耦合和连续一离散混合系统设计

与分析的要求. 。

Modelica就是在这个背景下推出的一种面向对

象的、非因果关系的多领域统一建模语言. 剖它支

持连续一离散混合建模以及基于方程的非因果建

模,模型的数学描述是微分、代数和离散方程(组),

由算法库实现自动求解方程变量.13 J iV/Works正是

一个基于Modelica的可视化建模和仿真平台.[4

目前,国内外对异步电机的研究比较多,相关的

建模和仿真结果也比较令人满意,但基本都没有考

虑其多领域特性,在对异步电机进行整体性能分析

和多领域仿真时,只能通过接口与其他软件进行联

合仿真,不能从根本上解决多领域建模的问题.[5-7 3

l口导

本文基于多领域建模语言Modelica在MWorks平台

上建立异步电机各元件模型,并组装成电机的多领

域整机模型,通过与实验结果的对比分析验证该模

型的有效性.同时,该模型基于多领域建模语言建

立,可很好地与机械和控制等领域耦合,为真正实现

异步电机的多领域统一建模仿真,并对异步电机进

行整体设计优化和性能分析提供一种新方法.

1 异步电机元件建模

异步电机是个连续一离散混合的多领域强耦合

系统.为实现其整体性能分析,采用多领域建模语言

Modelica在MWorks平台上建立电机元件模型库,

见图1,各元件说明见表1.

-.1 口口 .t ̄r,wM3

MagN MagGround MagSource MagResistance MagCoupling

囤-o。

ASIM TestASIM MagneticFluxSensor SpeedSensor StatorRotor

-口口.[]口・口。l[]口

StatorMagResistor Rotor

Mag Resistor MutualResistor Resistor

图1异步电机元件模型库

Fig.1 Component model library of induction machine

表1异步电机元件说明

Tab.1 Explanation for components of induction machine

元件名称 解释说明 元件名称 解释说明

异步感应

MagP 磁势差 T stASIM 电机测试

磁通量

MagN 磁通 MagneticFluxSensor

检测元件

MagGround 磁接地点 SoeedSensor 转速传感器

定转子坐标

MagSource 磁源 StatorRotor

转换元件

MagResistance 磁阻 Stator

Mag

Resistor 定子磁阻

MagCougling 电磁耦合元件 Rotor_Wag_Resistor 转子磁阻

电路端口.用于

0nePo ̄ MutualResistor 互感电阻 引

入电压和电流

ASIM 异步感应电机 Resistor 电阻

主要元件的建模如下:

(1)磁接地点.磁路中需要一个可定义磁势差

的接地点,接地点处磁势为0,每个磁路中至少需要

一个接地点.

F =0 (1)

F =0 (2)

式中: 和F。分别为磁势差F的二维空间矢量表

示,分别对应于d和q轴.

http://www.chinacae.cn

(2)磁源.将永磁体作为磁源,其产生的磁势差

F与磁体所放置的空间角度口的关系为

Fd=Fcos (3)

F =Fsin卢 (4)

式中: 为绕组与d轴之间的角度.

(3)线性磁阻.用于建立磁势与磁通间的关系.

Fd: dR (5)

F。= 。R (6)

^,2

R (7)

式中: 与 分别为磁通在d轴和q轴上的矢量,

且 =q ̄cos卢, 。:q ̄sin ;R 为磁阻;N为线圈

匝数; 为互感系数.

(4)电磁耦合元件.为简化分析,根据电磁感应

定理,采用比例因子 调整电磁比值,将F=N/及

式(2)~(7)代入电磁感应定律 :一Ⅳ ,得

=一 (cos +sin卢 ) ㈣

(5)定转子坐标转换元件.为描述电机静止部

分与旋转部分的关系,引入定转子坐标变换元件进

行坐标变换,并根据F ,F , 和 计算输出机械

转矩.

一 r TL

第1期 邓忠生,等:基于Modelica的异步电机建模仿真 179

[ :]:一一CO S .O ̄ .sin c9

rq

]=一CO S . O L][ s d] c 。

T=p( F 一 F ) (11)

式中:r表示转子;S表示定子;T为磁转矩;p为磁极

对数; 为P倍的转子输出机械角度即定子与转子

间的角摩.

2仿真分析

对电机各元件的建模,建立异步电机整体模型

并进行仿真分析.异步电机系统测试模型见图2.

图2异步电机系统测试模型

Fig.2 Test model of induction machine system

异步电机的内部结构见图3.其中,异步电机基

本参数为:额定功率200 kW,额定电压690 V,极对

数P=2.

图3异步电机内部结构

Fig.3 Internal structure of induction machine

在测试模型进行编译运行后,得到的电机负载

变化曲线见图4.可知,电机空载启动,在3 S时启动

负载.电机转速曲线见图5.可知,异步电机空载启

动时,因为负载转矩为0,故电机转速可以很快上升

且能达到同步转速,曲线响应快且稳态性能较好;在

3 S时因启动负载,引起转速振荡,并很快稳定,转速

较空载时降低.

一0

一500

己一1 000

一1 500

一2 000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 l0

t/S

图4电机负载变化曲线

Fig.4 Motor load curve

图5电机转速曲线

Fig.5 Motor speed curve

图6为电机定子电流曲线.可知,在电机启动

时,定子电流经过波动后,最后稳定在100 A左右;

当3 s时添加负载,引起电流波动,并较快稳定在

280 A左右,与实际情况一致.

I ~一 一

『 一一一

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t|S

图6电机定子电流曲线

Fig.6 Stator current curve

3 结束语

采用Modelica在MWorks平台对异步电机进行

建模仿真,通过与实验结果对比分析可知,仿真结果

正确,证明该模型有效,能为电机的设计和优化提供

依据.在下一步的建模中,可根据具体仿真要求构建

更复杂的模型,逐步减少简化条件,更符合实际情

况,从而更好地进行电机的整体设计、分析和优化,

便于及时发现问题,提高研发效率.

OOOOO0OO OOOO0

OOOO 00O OOOO O

5O 5O 5O 5 50 5O 5

33 2211 _ 2 2 一 一 一 一 《建

180 计算机辅助工程 2011丘

参考文献:

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

辜承林,陈乔夫,熊永前.电机学[M].2版.武汉:华中科技大学出版社,2005:1—11.

赵建军,丁建完,周凡利.Modelica及其多领域统一建模与仿真机理[J].系统仿真学报,2006,18(2):570-573.

ZHAO Jianjun。DING Jianwan,ZHOU Fanli.Modelica and its mechanism of multi—domain unified modeling and simulation[J].J Syst

Simulation.2006。18(2):570-573.

FRITZSON P.Principles of object—oriented modeling and simulation with Modelica 2.1[M].New Jersey:Wiley—IEEE Press,2004:19-67.

ZHOU Fanli,CHEN Liping,WU Yizhong,et a1.MWorks:a modern IDE for modeling and simulation of multi・domain physical systems based on

Modelica[C]//The Modelica Association.Proc 5th Int Modeliea Conf,Vienna,Austria,2oo6:725-731.

张立伟,温旭辉,陈桂兰.Matlab/Simulink环境下异步电机建模及其工程应用[J].电气应用,2006,25(4):119-122.

ZHANG Liwei,WEN Xuhui,CHEN Guilan.The modeling of induction motor in Matlab/Simulink and its techno—application[J].Electmtechnical

Application,2006,25(4):119—122.

SLEMON G R.Modeling of induction machines for electric drives[J].IEEE Trans on Industry Application,1989,25(6):1126—1131.

BOGIJE'ITI A,BOJOI R,CAVAGNINO A,et a1.Efficiency analysis of PWM inverter—fed three—phase and dual three—phase induction

machines[C]//IEEE/IAS Proc,Tampa,2006:434 44O.

(编辑于杰)

(上接第176页)

小.以双摆示例,基于Modelica标准多体库所建模型

的变量和方程数为1 885,而本文所建模型为298.

虽然本文的实现以InteDyna为前端,但研究的方法

适合所有支持运动学建模的三维几何软件或多体软

件,均可作为前端实现多体模型到Modelica表示的

转换.

多体系统求解一般存在违约问题. 本文给出

的方法将多体模型转为Modelica模型,Modelica平

参考文献:

台(如MWorks)可直接处理高阶DAE问题,因而可

避免直接处理违约问题.另外,在多体求解中常见的

问题是冗余约束处理和初始装配问题 ,采用基于

Modelica模型库的建模难以直接处理,而本文给出

的方法可通过数值方法方便地处理.将多体模型转

为Modelica表示后,可作为独立的Modelica模型与

其他领域模型连接,方便实现多领域统一建模.

[1]FRITZSON P.Principles of object—oriented modeling and simulation with Modelica 2.1[M].New York:Wiley—IEEE Press,2003:19-71.

[2]OqTER M,ELMQVIST H,MATIxSSON S E.The new Modelica multibody library[C]//Peter Fritzson.Prec 3rd Int Modeliea Conf,Linkoping,

Sweden。20o3:3l1-330.

[3] 何正大,许玫,杨访.用MapleSim进行多领域混合建模仿真分析[J].电脑知识与技术,2009,5(36):10305-10307.

HE Zhengda。XU Me/。YANG Fang.Multi-domain modeling simulation and analysis using MapleSim[J].Comput Knowledge&TeehnoJ,2009,

5(36):10305-10307.

[4] 朴明伟.面向结构的多刚体动力学系统线图[J].系统仿真学报,2003,15(10):1402—1404.

PIAO Mingwei.Structure.oriented linear graph for rigid multi—body dynamical system[J].J Syst Simulation,2003,15(10):1402_1404.

[5] 王波兴,胡臻,夏鸿建,等.动力学仿真中的子系统建模技术研究[J].计算机集成制造系统,2007,13(3):478-483.

WANG Boxing,HU Zhen,XIA Hongjian,et a1.Subsystem modeling technology in dynamics simulation[J].Comput Integrated Manufacturing

Systems,2007,13(3):478-483.

[6]ZHOU Fanli,CHEN Liping,WU Yizhong,et a1.MWorks:a modem IDE for modeling and simulation of multi-domain physical systems based on

Modelica[c]//The Modeliea Association.Proc 5th Int Modelica Conf,Vienna,Austria,2006:725—731.

[7] 洪嘉振.计算多体系统动力学[MJ.北京:高等教育出版社,1999:98-326.

[8] 周凡利.约束机械系统动力学实时积分方法研究与系统实现[D].武汉:华中科技大学,2001.

(编辑陈锋杰)

http://www.chinacae.en

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