Диск асинхронного двигателя DTC
Реализуйте прямой крутящий момент и управление потоком (DTC) модель диска асинхронного двигателя
Библиотека
Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Электроприводы / Диски AC
Описание
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.
Примечание
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
Комментарии
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.
Параметры
Общий
- Output bus mode
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 выбираетеSingle output bus, все переменные вывод на одной шине.- Mechanical input
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.
- Use signal names as labels
Когда вы устанавливаете этот флажок,
Motor,Convи измерениеCtrl, 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®.
Асинхронная вкладка машины
Вкладка Asynchronous Machine отображает параметры блока Asynchronous Machine Основных Блоков (powerlib) библиотека.
Конвертеры и вкладка шины DC
Раздел выпрямителя
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.
Раздел шины DC
- Capacitance
Емкость шины DC (F). Значением по умолчанию является
2000e-6.
Торможение раздела прерывателя
- Resistance
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.- Chopper frequency
Тормозящая частота прерывателя (Гц). Значением по умолчанию является
4000.- Activation voltage
Динамическое торможение активируется, когда напряжение на шине достигает верхнего предела гистерезисной полосы. Следующая фигура иллюстрирует тормозящую логику гистерезиса прерывателя. Значением по умолчанию является
320.- Shutdown voltage
Динамическое торможение закрывается, когда напряжение на шине достигает нижнего предела гистерезисной полосы. Значением по умолчанию является
310. Логику гистерезиса Прерывателя показывают ниже:
Раздел инвертора
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.
Вкладка контроллера
- Regulation type
Этот параметр позволяет вам выбирать между регулированием крутящего момента и скоростью. Значением по умолчанию является
Speed regulation.- Modulation type
Выберите гистерезис или модуляцию вектора пробела. Типом модуляции по умолчанию является
Hysteresis.- Schematic
Когда вы нажимаете эту кнопку, схема, иллюстрирующая скорость и текущую схематику контроллеров, появляется.
Контроллер скорости раздел
- Speed ramps — Acceleration
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.- Speed ramps — Deceleration
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.- Speed cutoff frequency
Частота среза фильтра нижних частот первого порядка измерения скорости (Гц). Этот параметр используется в режиме регулирования скорости только. Значением по умолчанию является
100.- Speed controller sampling time
Контроллер скорости время (время) выборки. Время выборки должно быть кратным шагу времени симуляции. Значением по умолчанию является
100e-6.- PI regulator — Proportional gain
Контроллер скорости пропорциональное усиление. Этот параметр используется в режиме регулирования скорости только. Значением по умолчанию является
5.- PI regulator — Integral gain
Контроллер скорости интегральное усиление. Этот параметр используется в режиме регулирования скорости только. Значением по умолчанию является
10.- Torque output limits — Negative
Максимальный отрицательный потребованный крутящий момент применился к двигателю текущим контроллером (N.m). Значением по умолчанию является
-17.8.- Torque output limits — Positive
Максимальный положительный потребованный крутящий момент применился к двигателю текущим контроллером (N.m). Значением по умолчанию является
17.8.
Контроллер DTC раздел
- Hysteresis bandwidth — Torque
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.
- Hysteresis bandwidth — Flux
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.
Примечание
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.
- Initial machine flux
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.- DTC sampling time
Контроллер DTC время (время) выборки. Время выборки должно быть кратным шагу времени симуляции. Значением по умолчанию является
20e-6.- Maximum switching frequency
Максимальный инвертор, переключающий частоту (Гц). Значением по умолчанию является
20000.- Show/Hide Autotuning Control
Щелкните, чтобы показать или скрыть параметры инструмента Autotuning Control.
Автоматическая настройка Раздела циклов PI
- Desired damping [zeta]
Задайте фактор затухания, используемый для вычисления усилений Кп и Ки контроллера скорости. Значением по умолчанию является
0.707.- Desired response time @ 5% [Trd (sec)]
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.- Bandwidth ratio (InnerLoop/SpeedLoop)
Задайте отношение между пропускной способностью и собственной частотой. Значением по умолчанию является
30.- Calculate PI regulator gains
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.
Блокируйте вводы и выводы
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.
TmилиWmМеханический 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,TeилиSМеханический 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.
Образцовые спецификации
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 | |
Примеры
Пример ac4_example иллюстрирует симуляцию электропривода AC4 со стандартным условием загрузки.
Ссылки
[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.