Реализуйте прямой крутящий момент и управление потоком (DTC) модель диска асинхронного двигателя
Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Электроприводы / Диски AC
Блок DTC Induction Motor Drive (AC4) представляет улучшенный скалярный диск управления для асинхронных двигателей с прямым крутящим моментом и управлением потоком. Этот диск показывает крутящий момент гистерезисной полосы использования регулировки скорости с обратной связью и контроллеры потока. Цикл регулировки скорости выводит ссылочный электромагнитный крутящий момент и поток статора машины. Крутящий момент и ссылки потока по сравнению с их ориентировочными стоимостями, соответственно, и ошибки питаются контроллеры гистерезисной полосы. Выходные параметры контроллеров гистерезисной полосы затем используются, чтобы получить необходимые сигналы логического элемента для инвертора через оптимальную таблицу переключения.
Основным преимуществом этого диска по сравнению с другими управляемыми скаляром дисками является свой улучшенный динамический ответ. Этот диск может уменьшать влияние изменения крутящего момента на потоке и с другой стороны через оптимальную таблицу переключения. Поэтому этот диск менее чувствителен к свойственному эффекту связи (между крутящим моментом и потоком) существующий в машине. Однако этот диск требует подобной обработки сигналов как в управляемых вектором дисках, который делает ее комплекс реализации по сравнению с управляемыми дисками Вольт/Герц с обратной связью.
В программном обеспечении Simscape™ Electrical™ Specialized Power Systems блок DTC Induction Motor Drive обычно называется электроприводом AC4.
Блок DTC Induction Motor Drive использует эти блоки от библиотеки Electric Drives / Fundamental Drive Blocks:
Контроллер скорости (AC)
Прямой контроллер крутящего момента
Шина DC
(Трехфазный) инвертор
Модель дискретна. Хорошие результаты симуляции были получены с 2 µ s временной шаг. В порядке моделировать цифровое устройство контроллера, система управления имеет два различного времени выборки:
Контроллер скорости время выборки
Время выборки контроллера D.T.C.
Контроллер скорости время выборки должен быть кратным времени выборки D.T.C. Последнее время выборки должно быть кратным шагу времени симуляции.
Выберите, как выходные переменные организованы. Если вы выбираете Multiple output buses (значение по умолчанию), блок имеет три отдельных выходных шины для двигателя, конвертера и переменных контроллера. Если вы выбираете Single output bus, все переменные вывод на одной шине.
Выберите между крутящим моментом загрузки, частотой вращения двигателя и механическим вращательным портом как механический вход. Значением по умолчанию является Torque Tm.
Если вы выбираете и применяете крутящий момент загрузки, вывод является частотой вращения двигателя согласно следующему дифференциальному уравнению, которое описывает механическую системную динамику:
Эта механическая система включена в модель электродвигателя.
Если вы выбираете частоту вращения двигателя как механический вход, то вы получаете электромагнитный крутящий момент, как выведено, позволяя вам представлять внешне механическую системную динамику. Внутренняя механическая система не используется с этим механическим входным выбором и инерцией, и вязкие параметры трения не отображены.
Для механического вращательного порта порт подключения S значит механический ввод и вывод. Это позволяет прямую связь со средой Simscape. Механическая система двигателя также включена в диск и основана на том же дифференциальном уравнении.
Смотрите механическую связь двух электроприводов.
Когда вы устанавливаете этот флажок, Motor, Conv и измерение Ctrl, выходные параметры используют имена сигнала, чтобы идентифицировать метки шины. Выберите эту опцию для приложений, которые требуют, чтобы метки сигнала шины имели только алфавитно-цифровые символы.
Когда этот флажок снимается (значение по умолчанию), измерение, вывод использует определение сигнала, чтобы идентифицировать метки шины. Метки содержат неалфавитно-цифровые символы, которые несовместимы с некоторыми приложениями Simulink®.
Вкладка Asynchronous Machine отображает параметры блока Asynchronous Machine Основных Блоков (powerlib) библиотека.
Раздел Rectifier вкладки Converters and DC Bus отображает параметры блока Rectifier Основных Блоков (powerlib) библиотека. Для получения дополнительной информации о параметрах выпрямителя обратитесь к странице с описанием Универсэл-Бридж.
Емкость шины DC (F). Значением по умолчанию является 2000e-6.
Тормозящее сопротивление прерывателя раньше избегало повышенного напряжения шины во время моторного замедления или когда крутящий момент загрузки имеет тенденцию ускорять двигатель (Ω). Значением по умолчанию является 8.
Тормозящая частота прерывателя (Гц). Значением по умолчанию является 4000.
Динамическое торможение активируется, когда напряжение на шине достигает верхнего предела гистерезисной полосы. Следующая фигура иллюстрирует тормозящую логику гистерезиса прерывателя. Значением по умолчанию является 320.
Динамическое торможение закрывается, когда напряжение на шине достигает нижнего предела гистерезисной полосы. Значением по умолчанию является 310. Логику гистерезиса Прерывателя показывают ниже:
Раздел Inverter вкладки Converters and DC Bus отображает параметры блока Inverter Основных Блоков (powerlib) библиотека. Для получения дополнительной информации о параметрах инвертора обратитесь к странице с описанием Универсэл-Бридж.
Этот параметр позволяет вам выбирать между регулированием крутящего момента и скоростью. Значением по умолчанию является Speed regulation.
Выберите гистерезис или модуляцию вектора пробела. Типом модуляции по умолчанию является Hysteresis.
Когда вы нажимаете эту кнопку, схема, иллюстрирующая скорость и текущую схематику контроллеров, появляется.
Максимальное изменение скорости позволено во время моторного ускорения (об/мин/с). Чрезмерно большое положительное значение может вызвать пониженное напряжение шины DC. Этот параметр используется в режиме регулирования скорости только. Значением по умолчанию является 1800.
Максимальное изменение скорости позволено во время моторного замедления (об/мин/с). Чрезмерно большая отрицательная величина может вызвать повышенное напряжение шины DC. Этот параметр используется в режиме регулирования скорости только. Значением по умолчанию является -1800.
Частота среза фильтра нижних частот первого порядка измерения скорости (Гц). Этот параметр используется в режиме регулирования скорости только. Значением по умолчанию является 100.
Контроллер скорости время (время) выборки. Время выборки должно быть кратным шагу времени симуляции. Значением по умолчанию является 100e-6.
Контроллер скорости пропорциональное усиление. Этот параметр используется в режиме регулирования скорости только. Значением по умолчанию является 5.
Контроллер скорости интегральное усиление. Этот параметр используется в режиме регулирования скорости только. Значением по умолчанию является 10.
Максимальный отрицательный потребованный крутящий момент применился к двигателю текущим контроллером (N.m). Значением по умолчанию является -17.8.
Максимальный положительный потребованный крутящий момент применился к двигателю текущим контроллером (N.m). Значением по умолчанию является 17.8.
Пропускная способность гистерезиса крутящего момента. Это значение является общей пропускной способностью, распределенной симметрично вокруг сетбола крутящего момента (N.m). Значением по умолчанию является 0.5. Следующая фигура иллюстрирует случай, где сетболом крутящего момента является Те*, и пропускная способность гистерезиса крутящего момента установлена в dTe.
Пропускная способность гистерезиса потока статора. Это значение является общей пропускной способностью, распределенной симметрично вокруг сетбола потока (Wb). Значением по умолчанию является 0.01. Следующая фигура иллюстрирует случай, где сетбол потока является ψ*, и пропускная способность гистерезиса крутящего момента установлена в dψ.
Эта пропускная способность может быть превышена, потому что симуляция фиксированного шага используется. Блок перехода уровня необходим, чтобы передать данные между различными уровнями выборки. Этот блок вызывает задержку сигналов логического элемента, таким образом, ток может превысить гистерезисную полосу.
Желаемый начальный поток статора, установленный перед модулем диска DTC, начинает производить электромагнитный крутящий момент. Этот поток производится путем применения постоянного вектора напряжения на моторных терминалах (Wb). Значением по умолчанию является 0.3.
Контроллер DTC время (время) выборки. Время выборки должно быть кратным шагу времени симуляции. Значением по умолчанию является 20e-6.
Максимальный инвертор, переключающий частоту (Гц). Значением по умолчанию является 20000.
Щелкните, чтобы показать или скрыть параметры инструмента Autotuning Control.
Задайте фактор затухания, используемый для вычисления усилений Кп и Ки контроллера скорости. Значением по умолчанию является 0.707.
Задайте желаемое время установления контроллера скорости. Это - время, требуемое для ответа контроллера достигнуть и остаться в 5-процентной области значений целевого значения. Значением по умолчанию является 0.01.
Задайте отношение между пропускной способностью и собственной частотой. Значением по умолчанию является 30.
Вычислите Proportional gain и параметры Integral gain блока Speed Controller (AC). Вычисление основано на Desired damping [zeta], Desired response time @ 5% и параметрах Bandwidth ratio (InnerLoop/SpeedLoop). Вычисленные значения отображены в маске блока Drive. Нажмите Apply или OK, чтобы подтвердить их.
SPСкорость или сетбол крутящего момента. Сетбол скорости может быть ступенчатой функцией, но уровень изменения скорости будет следовать за ускорением / пандусы замедления. Если крутящий момент загрузки и скорость будут иметь противоположные знаки, ускоряющийся крутящий момент будет суммой электромагнитных крутящих моментов и крутящих моментов загрузки.
Tm или WmМеханический вход: загрузите крутящий момент (TM) или частота вращения двигателя (Wm). Для механического вращательного порта (S), удален этот вход.
A, B, CТри терминала фазы электропривода.
Wm, Te или SМеханический вывод: частота вращения двигателя (Wm), электромагнитный крутящий момент (Те) или механический вращательный порт (S).
Когда параметр Output bus mode устанавливается на Multiple output buses, блок имеет следующие три выходных шины:
MotorМоторный вектор измерения. Этот вектор позволяет вам наблюдать переменные двигателя с помощью блока Селектора Шины.
ConvТрехфазный вектор измерения конвертеров. Этот вектор содержит:
Напряжение на шине DC
Выпрямитель текущий вывод
Текущий вход инвертора
Обратите внимание на то, что все текущие значения и значения напряжения мостов могут визуализироваться с блоком Multimeter.
CtrlВектор измерения контроллера. Этот вектор содержит:
Ссылка крутящего момента
Скоростная погрешность (различие между ссылкой скорости сползают и фактическая скорость),
Пандус ссылки скорости или ссылка крутящего момента
Когда параметр Output bus mode устанавливается на Single output bus, блок группирует Двигатель, Conv и Ctrl выходные параметры в одну шину вывод.
Библиотека содержит 3 л. с. и набор параметра диска на 200 л. с. Спецификации этих двух дисков показывают в следующей таблице.
Управляйте спецификациями
3 HP Drive | 200 HP Drive | ||
|---|---|---|---|
Управляйте входным напряжением | |||
Амплитуда | 220 В | 460 В | |
Частота | 60 Гц | 60 Гц | |
Моторная номинальная стоимость | |||
Степень | 3 л. с. | 200 л. с. | |
Скорость | 1 705 об/мин | 1 785 об/мин | |
Напряжение | 220 В | 460 В | |
Пример ac4_example иллюстрирует симуляцию электропривода AC4 со стандартным условием загрузки.
[1] Bose, B. K. Современная силовая электроника и диски AC. Верхний Сэддл-Ривер, NJ: Prentice Hall, 2002.
[2] Grelet, G. и Г. Клерк. Actionneurs électriques. Париж: Éditions Eyrolles, 1997.
[3] Краузе, P. C. Анализ электрического машинного оборудования. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1986.