Документация

Откройте новое окно и сохраните его как DC_example.

Добавьте блок Two-Quadrant Three-Phase Rectifier DC Drive из библиотеки Simscape> Electrical> Specialized Power Systems> Electric Drives> DC Drives в DC_example окно.

Добавьте блок Three-Phase Source из библиотеки Simscape> Electrical> Specialized Power Systems> Fundamental Blocks> Electrical Sources в вашу схему. Соедините источник напряжения выходные параметры A, B, и C к DC3 A, B, и входные параметры C, соответственно.

В этом примере вы управляете двигателем постоянного тока на 200 л. с. 500-вольтового номинального напряжения арматуры. Среднее выходное напряжение $${\widehat{V}}_{out}$$ из трехфазного тиристорного выпрямителя мостом дают

где $$V_{l,rms}$$ значение напряжения RMS от фазы к фазе трехфазного источника напряжения, и α является угловым значением увольнения тиристоров. Для лучшего управления напряжением обычно накладывается более низкое угловое ограничение увольнения, и максимальным средним выходным напряжением, доступным от выпрямительного моста, таким образом дают

где _αmin является более низким угловым пределом увольнения. В нашем случае более низкий угловой предел увольнения, используемый в модели DC3, является 20 градусами. С таким угловым значением и для того, чтобы иметь максимальное среднее значение выходного напряжения 500 В, чтобы управлять двигателем на 200 л. с. к его номинальной скорости, необходимое значение напряжения RMS от фазы к фазе, данное предыдущим уравнением, составляет 370 В. Принятие диска соединяется с американской электрической сетью, самое близкое стандартное значение напряжения составляет 460 В.

Установите значение напряжения RMS от фазы к фазе источника переменного тока к 460 В и частоту к 60 Гц. Назовите источник переменного тока 460 V 60 Hz.

Обратите внимание на то, что исходная амплитуда напряжения и значения частоты, необходимые для каждой модели диска библиотеки Electric Drives, могут быть найдены в ссылочных заметках. Номинальная стоимость соответствующих двигателей также включена. Таблица содержит значения, соответствующие модели на 200 л. с. DC3.

Для того, чтобы представлять реальный трехфазный источник, необходимо задать правильное исходное сопротивление R и индуктивность значения L. Чтобы определить их, каждый обычно использует значение степени короткой схемы _Psc и данный X /R отношение, где $$X=L\cdot \omega$$, ω, являющийся угловой частотой источника напряжения. Как показывает опыт, степень короткой схемы, поглощенная исходным импедансом, как предполагается, по крайней мере в 20 раз больше, чем номинальная степень диска, и X/R отношение обычно близко к 10 для промышленных предприятий.

Значение исходного импеданса Z получено

где V является значением напряжения RMS от фазы к фазе источника напряжения. Для высокого X /R отношение r, исходное сопротивление R приблизительно равен

и исходная индуктивность L к

В этом примере напряжение RMS от фазы к фазе стоит 460 В, и исходная частота составляет 60 Гц. Если мы приходим к власти короткой схемы 25 раз номинальной степени диска, мы находим исходный импеданс 0,056 Ω. Для X /R отношение 10, с помощью уравнения 1 и уравнения 2, мы находим значение сопротивления 0,0056 Ω и значение индуктивности 0,15 мГн.

Снимите флажок Specify impedance using short-circuit level и установите значение сопротивления источника переменного тока к 0,0056 Ω и индуктивность к 0,15 мГн.

Создайте подсистему после и назовите ее Linear load torque.

Постоянный K может быть вычислен, зная, что на номинальной скорости, двигатель должен разработать номинальный крутящий момент. Как показано в таблице, которая содержит значения, соответствующие модели на 200 л. с. DC3, двигатель постоянного тока, используемый в этой симуляции, имеет номинальную скорость _Nm,n 1 750 об/мин. Начиная с номинальной механической выходной мощности _Pm,n двигателя составляет 200 л. с., номинальный механический крутящий момент загрузки_{, Tmec,n} может быть вычислен после уравнения 4 (где вязким трением пропускают),

где _ωm,n является номинальной скоростью в rad/s. Используя это уравнение, мы находим номинальный механический крутящий момент 814 N.m. Наконец уравнение 3 дает нам значение K 4,44.

Установите постоянное значение Линейного блока крутящего момента загрузки к 4.44.

Соедините ввод и вывод Линейного блока крутящего момента загрузки к входу Wm и Tm блока DC3, соответственно. Ваша модель должна теперь быть похожей на следующее.

Добавьте блок Constant в DC_example.

Соедините блок Constant с входом сетбола модели DC3 и назовите его Speed reference.

Установите сетбол на 1 750 об/мин.

Создайте следующую подсистему для того, чтобы извлечь все необходимые сигналы визуализации. Назовите его Signal Selector.

Соедините Двигатель, Conv., и Ctrl выходные параметры блока DC3 к Двигателю, Conv., и входные параметры Ctrl вашего блока Signal Selector.

Скопируйте два блока Scope в свою модель. Они будут использоваться, чтобы отобразить выходные сигналы блока Signal Selector и блока Multimeter. Для первого осциллографа откройте the Scope Parameters диалоговое окно. На вкладке General, определенной номер осей к 4, область значений времени симуляции к auto, и используйте децимацию 20. Снимите флажок Limit Data Points to last на вкладке Data history. Соедините четыре выходных параметров блока Signal Selector к входным параметрам осциллографа. Соедините выход блока Multimeter к входу второго осциллографа.

Добавьте блок Powergui из библиотеки Simscape> Electrical> Specialized Power Systems> Fundamental Blocks в DC_example. Откройте Powergui, нажмите Configure Parameters, и в параметрах блоков Powergui диалоговое окно установило Simulation type на Discrete. Установите шаг расчета на 5 мкс.

Во вкладке Simulation нажмите Model Settings. Выберите Solver. Под Solver selection выбирают fixed-step и discrete (no continuous states). Установите время остановки на 12 секунды.

Откройте пользовательский интерфейс путем двойного клика по блоку DC3.

Интерфейс разделен после трех основных частей системы приводов: моторные параметры (вкладка DC Machine), параметры конвертера (вкладка Converter) и параметры регулирования контроллера диска (вкладка Controller).

Чтобы загрузить параметры на 200 л. с., нажмите кнопку Load.

Когда вы нажимаете кнопку Load, окно, содержащее малую мощность и мощные файлы параметра каждой модели AC and DC, появляется. Эти файлы содержат все параметры, используемые графическим интерфейсом пользователя. Имя каждого файла начинается с имени модели, сопровождаемого значением степени. Версию на 200 л. с. DC3 таким образом называют dc3_200hp_params.

Выберите dc3_200hp_params.mat файл и нажимает Load.

В разделе DC Machine диалогового окна измените значение инерции в 15 kg*m^2.

Нажмите OK, чтобы применить изменения и закрыть диалоговое окно.

Откройте пользовательский интерфейс. Кликните по вкладке Controller и затем кнопке Schematic.

Все параметры регулирования по умолчанию (скорость и текущие параметры контроллера) были обрезаны для инерции “без загрузок”. Поскольку инерция была изменена, некоторые изменения должны быть внесены в контроллере скорости. Текущий контроллер не должен быть изменен, изменение инерции, имеющей мало влияния на текущее управление.

Для того, чтобы визуализировать изменения, которые должны быть внесены, запустить симуляцию существующей схемы.

Запустите симуляцию. Результаты симуляции, визуализируемые на осциллографе, показывают ниже.

Текущая арматура следует за своей ссылкой, но насыщает на уровне 450 А во время ускоряющей фазы. Это насыщение является результатом текущего предела ссылки контроллера 1.5 pu, который в свою очередь вызывает недостаточный ускоряющий крутящий момент. Двигатель не может следовать за изменением скорости по умолчанию на 650 об/мин/с. Поскольку ускоряющий крутящий момент не может быть увеличен, чтобы избежать перегорания схемы арматуры, изменение скорости должно быть понижено той же суммой, что инерция была увеличена. Если вы уменьшаете изменение скорости $$\dot{\omega }$$ суммой, равной увеличению инерции, можно получить тот же крутящий момент по сравнению с кривой скорости (или текущий по сравнению со скоростью) как значение по умолчанию, полученное с 2.5 инерцией kg*m^2 с помощью новой инерции I.

$$B\cdot \omega$$ термин представляет вязкое трение в диске, где B является коэффициентом вязкого трения.

В этом случае мы уменьшаем изменение скорости немного меньше, чем увеличение инерции для того, чтобы иметь достаточно высокое ускорение и установить его на 200 об/мин/с.

Откройте пользовательский интерфейс. В разделе Controller, установленном ускоряющий параметр изменения скорости контроллера скорости меню к 200 rpm/s.

Запустите симуляцию и наблюдайте новые результаты относительно осциллографа.

Действующее постановление очень хорошо, и никакие текущие изменения регулятора не будут предприняты. Регулирование скорости является удовлетворительным, но некоторые улучшения могут быть сделаны: начальное отслеживание ссылки скорости может быть быстрее, и перерегулирование скорости и маленькая скорость, сползающая, ошибка, с которой сталкиваются во время ускоряющейся фазы, может уменьшаться. Модификация пропорциональных и интегральных усилений регулятора скорости PI позволяет вам достигать этих целей:

Слишком высокое увеличение пропорциональных и интегральных усилений может вызвать нестабильность, контроллер, становящийся щепетильным. Слишком высокие усиления могут также вызвать текущее насыщение. Простой способ настроить контроллер скорости, усиления должны увеличить их шаг за шагом и симулировать новую настройку после каждого изменения до желаемых производительностей системы, получен (метод испытания/ошибки).

Когда текущий контроллер должен быть обрезан, хороший способ достигнуть, это должно сохранить ротор все еще путем устанавливания очень высокого объединенного значения инерции. Это позволяет разъединение электрических и механических параметров. Вы затем настраиваете текущие параметры контроллера, пока ток не следует за данными текущими ссылками отлично. Тот же процесс применяется к текущему регулятору как к сделанным выше для регулирования скорости. Если текущий регулятор обрезается, можно затем обрезать регулятор скорости путем сброса объединенной инерции к ее начальному значению.

Попробуйте различные значения регулятора скорости и наблюдайте получившиеся изменения в системной динамике. Пропорциональное усиление 80 и интегральное усиление 200 дают очень хорошие результаты, как показано.

Откройте пользовательский интерфейс. Выберите Average опция в Model detail level выпадающий список.

Выберите раздел Converter.

Заметьте, что это содержит некоторые дополнительные параметры, характерные для режима среднего значения. Эти параметры влияют на внешний источник напряжения и используются выпрямителем среднего значения.

При симуляции в режиме среднего значения может быть увеличен временной шаг для того, чтобы запустить более быстрые симуляции. Инструкция должна увеличить временной шаг до самого маленького времени выборки контроллера, используемого в модели. В этом случае время выборки является тем же самым для скорости и текущих контроллеров и равно 100 мкс.

Закройте пользовательский интерфейс и откройте блок powergui. Установите Simulation type на Discrete. Установите шаг расчета на 100 мкс. Запустите симуляцию.

Заметьте, что время симуляции уменьшается. Наблюдайте результаты симуляции: выходное напряжение выпрямителя и текущие пульсации не представлены, вы видите только среднее значение этих сигналов. Если вы позже попытаетесь визуализировать текущий вход, вы будете только видеть основной компонент на 60 Гц подробного тока.