DTC Induction Motor Drive

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 отклик. Этот диск может уменьшать удар 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 AC4 электропривод.

Блок The DTC Induction Motor Drive использует эти блоки из 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. Для того, чтобы симулировать цифровое устройство контроллера, система управления имеет два различного времени выборки:

Контроллер скорости время выборки
D.T.C. время выборки контроллера

Контроллер скорости время выборки должен быть кратным D.T.C. время 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 (значение по умолчанию), блок имеет три отдельных выходных шины для двигателя, конвертера и переменных контроллера. Если вы выбираете Single output bus, все переменные выводятся на одной шине.

Mechanical input

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

Если вы выбираете и применяете крутящий момент нагрузки, 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^®.

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 нагрузки 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 схематику токовых 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: Первый порядок измерения скорости частота среза фильтра lowpass (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 пропорциональная составляющая. Этот параметр используется в режиме регулирования скорости только. Значением по умолчанию является 5.
PI regulator — Integral gain: Контроллер скорости интегральная составляющая. 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 токовым контроллером (N.m). Значением по умолчанию является -17.8.
Torque output limits — Positive: Максимальный положительный потребованный крутящий момент применился к двигателю токовым 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 частотами дискретизации. 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 коэффициент 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 урегулирования 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). Расчет основан 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

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 нагрузки и скорость будут иметь противоположные знаки, ускоряющийся крутящий момент будет суммой электромагнитных и крутящих моментов нагрузки.
Tm или Wm: Механический вход: крутящий момент нагрузки (TM) или частота вращения двигателя (Wm). Для порта вращательного механического устройства (S), удален этот вход.
A, B, C: Три терминала фазы электропривода.
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 позволяет вам наблюдать переменные двигателя с помощью блока Селектора Шины.

Conv

Трехфазный вектор измерения конвертеров. Этот вектор содержит:

Напряжение на шине DC
Выпрямитель текущий выход
Текущий вход инвертора

Обратите внимание на то, что все текущие значения и значения напряжения мостов могут визуализироваться с блоком Multimeter.

Ctrl

Вектор 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 выход.

Технические требования модели

Библиотека содержит 3 л. с. и набор параметров диска на 200 л. с. Технические требования этих двух дисков показывают в следующей таблице.

Управляйте техническими требованиями

		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

ac4_example пример 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.

Введен в R2006a

Документация