Four-Quadrant Chopper DC Drive

Реализуйте диск DC прерывателя с четырьмя квадрантами

Библиотека

Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Электроприводы / Диски DC

Описание

Блок Four-Quadrant Chopper DC Drive (DC7) представляет с четырьмя квадрантами, предоставленный DC, прерыватель (или конвертер DC-DC PWM) диск для двигателей постоянного тока. Этот диск показывает регулировку скорости с обратной связью с операцией с четырьмя квадрантами. Цикл регулировки скорости выводит ссылочную арматуру, текущую из машины. Используя PI текущий контроллер, выведен рабочий цикл прерывателя, соответствующий, текущей арматуре, которой управляют. Этот рабочий цикл затем по сравнению с пилообразным сигналом поставщика услуг получить необходимые сигналы PWM для прерывателя.

Основное преимущество этого диска, по сравнению с другими дисками DC, состоит в том, что он может действовать во всех четырех квадрантах (вперед езда на автомобиле, противоположная регенерация, противоположная езда на автомобиле, и передать регенерацию). Кроме того, из-за использования высокой частоты переключения конвертеры DC-DC, более низкая арматура текущая пульсация (по сравнению с основанными на тиристоре дисками DC) получена. Однако четыре переключающихся устройства требуются, который увеличивает сложность системы приводов.

Примечание

В Simscape™ Electrical™ Специализированные Энергосистемы oftware, блок Four-Quadrant Chopper DC Drive обычно называется DC7 электропривод.

Блок Four-Quadrant Chopper DC Drive использует эти блоки из библиотеки Electric Drives/Fundamental Drive Blocks:

Контроллер скорости (DC)
Переключатель регулирования
Текущий контроллер (DC)
Прерыватель

Машина отдельно взволнована с постоянным источником напряжения поля DC. Нет таким образом никакого полевого управления напряжением. По умолчанию текущее поле установлено в свое установившееся значение, когда симуляция запускается.

Напряжение арматуры обеспечивается конвертером IGBT, которым управляют два регулятора PI. Конвертер питается постоянным источником напряжения постоянного тока. Арматура текущие колебания уменьшается индуктивностью сглаживания, соединенной последовательно со схемой арматуры.

Модель дискретна. Хорошие результаты симуляции были получены с 1-µs временным шагом. Для того, чтобы симулировать цифровое устройство контроллера, система управления имеет два различного времени выборки:

Контроллер скорости время выборки
Текущее время выборки контроллера

Контроллер скорости время выборки должен быть кратным текущему времени выборки. Последнее время выборки должно быть кратным шагу времени симуляции.

Общий

Output bus mode

Выберите, как выходные переменные организованы. Если вы выбираете Multiple output buses, блок имеет три отдельных выходных шины для двигателя, конвертера и переменных контроллера. Если вы выбираете Single output bus, все переменные выводятся на одной шине.

Model detail level

Выберите между подробным и инвертором среднего значения. Значением по умолчанию является Detailed

Mechanical input

Выберите между крутящим моментом загрузки, частотой вращения двигателя и портом вращательного механического устройства как механический вход. Значением по умолчанию является Torque Tm.

Если вы выбираете и применяете крутящий момент загрузки, выход является частотой вращения двигателя согласно следующему дифференциальному уравнению, которое описывает механическую системную динамику:

$T_{e} = J \frac{d}{d t} ω_{r} + F ω_{r} + T_{m}$

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 порта вращательного механического устройства 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, Motorconv, и Ctrl измерение выходные параметры использует 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, выход использует определение сигнала, чтобы идентифицировать метки шины. Метки содержат неалфавитно-цифровые символы, которые несовместимы с некоторыми приложениями Simulink^®.

Вкладка машины DC

Вкладка DC Machine отображает параметры блока DC Machine Основных Блоков (powerlib) библиотека.

Вкладка конвертера

Сглаживание раздела схемы индуктивности и возбуждения

Smoothing inductance: Значение индуктивности сглаживания (H). Значением по умолчанию является 10e-3.
Field DC source: Полевое значение напряжения двигателя постоянного тока (V). Значением по умолчанию является 150.

Раздел Устройства IGBT/Diode

Раздел IGBT/Diode device вкладки Converter отображает параметры блока Universal Bridge Основных Блоков (powerlib) библиотека. Для получения дополнительной информации о параметрах блоков Universal Bridge обратитесь к странице с описанием Универсэл-Бридж.

Вкладка контроллера

Regulation type: Это всплывающее меню позволяет вам выбирать между регулированием крутящего момента и скоростью. Значением по умолчанию является Speed regulation.
Schematic: Когда вы нажимаете эту кнопку, схема, иллюстрирующая скорость и текущую схематику контроллеров, появляется.

Контроллер — контроллер скорости подвкладка

Nominal speed: Номинальное значение скорости двигателя постоянного тока (об/мин). Это значение используется, чтобы преобразовать частоту вращения двигателя от об/мин до pu (на модуль). Значением по умолчанию является 1750.
Initial speed reference: Начальное значение ссылки скорости (об/мин). Это значение позволяет пользователю запускать симуляцию со ссылки скорости кроме 0 об/мин. Значением по умолчанию является 0.
Low-pass filter cutoff frequency: Частота среза фильтра lowpass раньше фильтровала измерение частоты вращения двигателя (Гц). Значением по умолчанию является 40.
Sampling time: Контроллер скорости время (время) выборки. Это время выборки должно быть кратным текущему времени выборки контроллера и шагу времени симуляции. Значением по умолчанию является 100e-6.
Proportional gain: Пропорциональное усиление контроллера скорости PI. Значением по умолчанию является 10.
Integral gain: Интегральное усиление контроллера скорости PI. Значением по умолчанию является 50.
Acceleration: Максимальное изменение скорости позволено во время моторного ускорения (об/мин/с). Слишком большое значение может вызвать сверхток арматуры. Значением по умолчанию является 1000.
Deceleration: Максимальное изменение скорости позволено во время моторного замедления (об/мин/с). Слишком большое значение может вызвать сверхток арматуры. Значением по умолчанию является -1000.

Контроллер — текущая подвкладка контроллера

Частота среза фильтра lowpass: Частота среза фильтра lowpass раньше фильтровала арматуру текущее измерение (Гц). Значением по умолчанию является 500.
Reference limit: Симметричная текущая ссылка (pu) ограничивает приблизительно 0 pu. 1.5 pu являются общей ценностью. Значением по умолчанию является 1.5.
PWM switching frequency: Переключающаяся частота четырех устройств IGBT (Гц). Значением по умолчанию является 5e3.
Sampling time: Текущее время (время) выборки контроллера. Это время выборки должно быть подкратным контроллер скорости время выборки и кратное шагу времени симуляции. Значением по умолчанию является 20e-6.
Power and Voltage nominal values: Степень номинала двигателя постоянного тока (W) и напряжение (V) значения. Эти значения используются, чтобы преобразовать арматуру, текущую от ампер до pu (на модуль). Значением по умолчанию для Power является 200*746. Значением по умолчанию для Voltage является 440.
Proportional gain: Пропорциональное усиление PI текущий контроллер. Значением по умолчанию является 2.
Integral gain: Интегральное усиление PI текущий контроллер. Значением по умолчанию является 200.

Блокируйте вводы и выводы

SP: Скорость 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 Wm: Механический вход: загрузите крутящий момент (TM) или частота вращения двигателя (Wm). Для порта вращательного механического устройства (S), удален этот вход.
Vcc, Gnd: Источник напряжения постоянного тока электрические связи. Напряжение должно быть достаточно для моторного размера.
Wmte или S: Механический выход: частота вращения двигателя (Wm), электромагнитный крутящий момент (Те) или порт вращательного механического устройства (S).

Когда параметр Output bus mode устанавливается на Multiple output buses, блок имеет следующие три выходных шины:

Motor

Моторный вектор измерения. Этот вектор состоит из двух элементов:

Напряжение арматуры
Вектор измерения двигателя постоянного тока (содержащий скорость, текущая арматура, поле текущие, и электромагнитные значения крутящего момента). Обратите внимание на то, что сигнал скорости преобразован от rad/s до об/мин, прежде чем выведено.

Conv

Вектор измерения устройства IGBT/Diode. Этот вектор включает выходное напряжение конвертера. Текущий выход не включен, поскольку это равно текущей арматуре двигателя постоянного тока. Обратите внимание на то, что все текущие значения и значения напряжения конвертера могут визуализироваться с блоком Multimeter.

Ctrl

Вектор измерения контроллера. Этот вектор содержит:

Арматура текущая ссылка
Рабочий цикл импульсов PWM
Скорость или ошибка крутящего момента (различие между ссылкой скорости сползают и фактическая скорость или между крутящим моментом ссылочный и фактический крутящий момент),
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 выход.

Спецификации модели

Библиотека содержит 5 л. с. и набор параметра диска на 200 л. с. Спецификации этих двух дисков показывают в следующей таблице.

5 л. с. и 200 HP Drive Specifications

		5 HP Drive	200 HP Drive
Управляйте входным напряжением
	Амплитуда	280 В	500 В
Моторная номинальная стоимость
	Степень	5 л. с.	200 л. с.
	Скорость	1 750 об/мин	1 184 об/мин
	Напряжение	240 В	440 В

Примеры

dc7_example пример иллюстрирует диск прерывателя с четырьмя квадрантами, используемый с набором параметра диска на 200 л. с. во время регулирования скорости.

Ссылки

[1] Boldea, ион, и С.А. Насар, электроприводы, CRC нажимает LLC, 1999.

[1] Séguier, Парень, Electronique de puissance, Dunod, 1999.

Документация