HanserModelica

简介

HanserModelica 是一个面向 Modelica 学习与电气工程教学的开源模型库，主要用于学习 Modelica 面向对象建模方法，以及电气、磁场、热、旋转机械和多相交流电机等系统的建模与仿真。

模型库由 Christian Kral 开发，并与其 Modelica 电机建模教材相配套。内容从 Modelica 基础语法和建模概念逐步扩展到电气系统、多物理场耦合以及异步电机、同步电机等典型旋转电机模型，适合作为 Modelica 电气工程方向的学习、课程教学和仿真实践材料。

主要内容

HanserModelica 按照由基础到专业应用的方式组织，主要包括以下内容。

FirstSteps

提供 Modelica 入门示例，通过简单模型介绍：

基本模型创建
参数与变量定义
元件连接
方程建模
模型仿真

适合作为 Modelica 建模的基础练习。

VariablesTypes

介绍 Modelica 中常用的变量与数据类型，帮助理解模型参数、状态变量以及不同数据类型的定义和使用方式。

Classes

围绕 Modelica 面向对象建模机制提供示例，包括：

类与模型
继承
参数化
组件复用
模型层次化组织

可用于学习 Modelica 面向对象建模的基本思想。

Electrical

提供电气系统建模案例，包括：

电阻、电感等基础电路
RL 串联电路
信号源与传感器
数据表与外部数据
条件组件
三相星形/三角形连接
多相电路
三相六脉波整流器
RL 电路频率扫描
准静态多相交流系统

用于学习 Modelica 中电气元件以及单相、多相交流电路的建模方法。

Magnetic

提供磁路系统及电磁耦合相关模型，包括：

基础磁路组件
磁路建模
电磁耦合
变压器模型

帮助理解电机建模过程中电气系统与磁场系统之间的能量转换关系。

Thermal

提供热系统模型，包括：

基础热学组件
热网络
长杆传热
电热耦合

可用于研究电气设备中的损耗、发热以及不同物理域之间的耦合关系。

Rotational

提供一维旋转机械系统模型，包括：

旋转机械组件
简单机械传动系统
直流永磁电机测试模型

用于学习转矩、转速、转动惯量以及机械负载等旋转系统基本建模方法。

Machines

介绍多相交流电机的一般建模方法，包括：

多相绕组
单层与双层绕组
电机参数记录
电气与磁路等效模型

可用于进一步理解交流电机内部结构及电磁关系。

异步电机案例

InductionMachines 包含较丰富的异步电机仿真案例。

主要包括：

鼠笼式异步电机特性曲线
鼠笼式异步电机直接启动（DOL）
星—三角启动（Y-Δ）
自耦/变压器启动
变频器驱动异步电机
高于额定频率运行
考虑损耗的异步电机
Steinmetz 接法
绕线转子异步电机特性
绕线转子异步电机启动
电机参数记录

这些案例可用于观察：

启动电流
电磁转矩
转速变化
转差率
频率变化
电机损耗
不同启动方式对电机运行过程的影响

同步电机案例

SynchronousMachines 提供了数量较多的同步电机教学案例，覆盖电励磁同步电机、永磁同步电机以及同步磁阻电机。

主要包括：

电励磁同步电机

直接启动
电网同步
不同电压相位下的同步过程
不同励磁电流下的运行特性
小转差运行
同步电机 V 曲线
不同负载阻抗运行
电压控制
整流器负载

短路故障

提供：

单相短路
两相短路
三相短路

等典型故障工况案例，可用于观察同步电机短路过程中的电流及电磁暂态响应。

永磁同步电机

包括：

永磁同步电机电流源供电
MTPA（最大转矩电流比）运行

可用于学习 PMSM 的基本运行原理和控制相关特性。

同步磁阻电机

包括：

变频器驱动同步磁阻电机
最大转矩电流比分析

适合进一步学习现代交流电机及电机驱动系统。

多物理场建模

HanserModelica 不仅包含电气模型，还将多个物理域结合起来，包括：

电气系统
   ↓
磁场系统
   ↓
电磁能量转换
   ↓
旋转机械系统
   ↓
机械负载

同时：

电气损耗 / 电磁损耗
   ↓
热系统

通过这些模型可以学习 Modelica 在电—磁—机—热多物理场统一建模中的基本方法，并理解不同物理系统之间通过连接器进行耦合的方式。

目录结构

HanserModelica/
├── FirstSteps/             # Modelica 入门案例
├── VariablesTypes/         # 变量与数据类型
├── Classes/                # 类与面向对象建模
├── Electrical/             # 电气系统
├── Magnetic/               # 磁路与电磁系统
├── Thermal/                # 热系统
├── Rotational/             # 旋转机械系统
├── Machines/               # 多相交流电机基础
├── InductionMachines/      # 异步电机
├── SynchronousMachines/    # 同步电机
├── MoveTo_Modelica/        # 兼容性相关组件
├── Resources/              # 模型资源文件
└── UsersGuide/             # 用户指南

适用场景

本模型库适合用于：

Modelica 基础学习
Modelica 面向对象建模教学
电路与多相交流系统仿真
电气工程课程实践
电磁系统与磁路建模
电—磁—机—热多物理场建模
电机学课程教学
异步电机运行特性分析
同步电机运行特性分析
永磁同步电机基础学习
电机启动与暂态过程分析
电机故障工况仿真

对于电气工程、电机与电器、电力电子、自动化等相关专业，可作为 Modelica 建模与系统仿真的教学和实践参考。

版本许可

当前公开版本：

HanserModelica 2.0.1

模型库采用：

BSD 3-Clause License

在遵守原许可证要求并保留相关版权和许可声明的情况下，可进行使用、修改和再分发。

项目来源

项目名称：HanserModelica
作者：Christian Kral
类型：Modelica 开源教学模型库
主要方向：电气工程、多相交流系统与旋转电机
开源协议：BSD-3-Clause

HanserModelica 与 Christian Kral 编写的 Modelica 电机建模教材配套，模型内容覆盖从 Modelica 基础知识到电气、磁场、热、机械以及异步电机和同步电机系统的建模与仿真。