Four-Quadrant Single-Phase Rectifier DC Drive

Реализуйте однофазный диск DC двойного конвертера с распространением текущего

Библиотека

Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Электроприводы / Диски DC

Описание

Блок Four-Quadrant Single-Phase Rectifier DC Drive (DC2) представляет с четырьмя квадрантами, однофазное, основанное на тиристоре (или фаза, которой управляют) диск для двигателей постоянного тока. Этот диск показывает регулировку скорости с обратной связью с двумя антисравненными однофазными тиристорными выпрямителями. Антипараллельные выпрямители действуют в распространении текущего режима с помощью распространения текущих индукторов. Цикл регулировки скорости выводит ссылочный ток якоря машины. Используя токовый контроллер PI, углы увольнения тиристора (для этих двух выпрямителей) соответствие току якоря, которым управляют, выведены. Эти углы увольнения затем используются, чтобы получить необходимые сигналы логического элемента для выпрямителей через тиристорный модуль увольнения моста.

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). Однако два антисравненных конвертера наряду с распространением текущих индукторов требуются, который увеличивает сложность системы приводов.

Примечание

В программном обеспечении Simscape™ Electrical™ Specialized Power Systems блок Four-Quadrant Single-Phase Rectifier DC Drive обычно называется DC2 электропривод.

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

Контроллер скорости (DC)
Переключатель регулирования
Токовый контроллер
Соедините модуль увольнения (DC)

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 якоря обеспечивается двумя однофазными антипараллельно соединенными конвертерами, которыми управляют два регулятора PI. Распространение, текущее произведенный мгновенной разностью потенциалов на терминале обоих конвертеров, ограничивается индукторами, соединенными между этими терминалами. Колебания тока якоря уменьшаются индуктивностью сглаживания, соединенной последовательно со схемой арматуры.

Конвертер среднего значения представляет среднее поведение однофазного выпрямителя для непрерывного тока якоря в топологии двойного конвертера. Эта модель таким образом не подходит для симуляции дисков DC при прерывистых условиях тока якоря. Конвертер выводит непрерывное значение напряжения, равное среднему значению исправленного напряжения реальной жизни. Напряжение якоря, ток якоря и электромагнитные пульсации крутящего момента таким образом не представлены. Входные токи имеют частоту и амплитуду основного текущего компонента реальных входных токов.

Модель дискретна. Хорошие результаты симуляции были получены с 4-µs временным шагом. Система управления (скорость и токовые контроллеры) демонстрационные данные после пользовательского шага расчета для того, чтобы симулировать цифровое устройство контроллера. Следует иметь в виду, что это время выборки должно быть кратным шагу времени симуляции.

Конвертер среднего значения позволяет использование больших шагов времени симуляции, поскольку это не генерирует небольшие постоянные времени (из-за демпферов RC) свойственный к подробному конвертеру. В течение времени выборки контроллера 100-µs хорошие результаты симуляции были получены для шага времени симуляции 100 мкс. Этот временной шаг не может быть выше, чем временной шаг контроллера.

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.

Model detail level

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

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^®.

Вкладка машины DC

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

Вкладка конвертеров

Шина DC и раздел схемы возбуждения

Smoothing inductance: Значение индуктивности сглаживания (H). Значением по умолчанию является 50e-3.
Field DC source: Полевое значение напряжения двигателя постоянного тока (V). Значением по умолчанию является 150.
Circulating current inductors: Четыре обращающихся текущих значения индуктивности индукторов (H). Значением по умолчанию является 0.

Разделы конвертера

Конвертер 1 и Конвертер 2 раздела вкладки Converter отображают параметры блока Universal Bridge Основных Блоков (powerlib) библиотека. Для получения дополнительной информации о параметрах блоков Universal Bridge обратитесь к странице с описанием Универсэл-Бридж.

RMS voltage: Напряжение RMS однофазного источника напряжения, соединенного с +, терминалы A− диска (V). Этот параметр не используется при использовании подробного выпрямителя. Значением по умолчанию является 460.
Frequency: Частота однофазного источника напряжения, соединенного с +, терминалы A− диска (Гц). Этот параметр не используется при использовании подробного выпрямителя. Значением по умолчанию является 60.

Source inductance: Исходная индуктивность однофазного источника напряжения, соединенного с +, терминалы A− диска (H). Этот параметр не используется при использовании подробного выпрямителя. Значением по умолчанию является 0.1e-3.
Phase angle: Phase angle однофазного источника напряжения, соединенного с +, терминалы A− диска (градус).. Этот параметр не используется при использовании подробного выпрямителя. Значением по умолчанию является 0.

Вкладка контроллера

Regulation type: Это всплывающее меню позволяет вам выбирать между регулированием крутящего момента и скоростью. Значением по умолчанию является Speed regulation.
Sampling time (s): Контроллер (скорость и текущий) время (время) выборки. Время выборки должно быть кратным шагу времени симуляции. Значением по умолчанию является 20e-6.
Schematic: Когда вы нажимаете эту кнопку, схема, иллюстрирующая скорость и схематику токовых 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 начинать 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.
Proportional gain: Пропорциональная составляющая контроллера скорости PI. Значением по умолчанию является 10.
Integral gain: Интегральная составляющая 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 — подвкладка токового контроллера

Low-pass filter cutoff frequency: Частота среза фильтра lowpass раньше фильтровала измерение тока якоря (Гц). Значением по умолчанию является 500.
Symmetrical reference limit: Симметричная текущая ссылка (pu) ограничивает приблизительно 0 pu. 1.5 pu являются общим значением. Значением по умолчанию является 1.5.
Power and Voltage nominal values: Степень номинала двигателя постоянного тока (W) и напряжение (V) значения. Эти значения используются, чтобы преобразовать ток якоря от ампер до pu (на модуль). Значением по умолчанию для Power является 5*746. Значением по умолчанию для Voltage является 440.
Proportional gain: Пропорциональная составляющая токового контроллера PI. Значением по умолчанию является 2.
Integral gain: Интегральная составляющая токового контроллера PI. Значением по умолчанию является 200.

Контроллер — мост, запускающий модульную подвкладку

Альфа-min: Минимальное угловое значение увольнения (градус).. 20 градусов являются общим значением. Значением по умолчанию является 20.
Alpha max: Максимальное угловое значение увольнения (градус).. 160 градусов являются общим значением. Значением по умолчанию является 160.
Frequency of synchronization voltages: Частота напряжений синхронизации используется дискретным синхронизируемым импульсным блоком генератора (Гц). Эта частота равна строчной частоте однофазной линии электропередачи. Этот параметр не используется при использовании конвертера среднего значения. Значением по умолчанию является 60.
Pulse width: Ширина импульсов применилась к тиристорным логическим элементам (градус).. Этот параметр не используется при использовании конвертера среднего значения. Значением по умолчанию является 10.

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+, A-: Однофазные электрические связи. Приложенное 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. Это состоит из двух элементов:

Напряжение якоря
Вектор измерения двигателя постоянного тока (содержащий скорость, ток якоря, 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

Однофазный вектор измерения конвертера. Этот вектор включает

Выходное напряжение конвертера 1
Выходное напряжение конвертера 2
Выход, текущий из конвертера 1
Выход, текущий из конвертера 2

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

Ctrl

Вектор измерения контроллера. Этот вектор содержит:

Ссылка тока якоря
Угол увольнения вычисляется токовым контроллером
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.

Технические требования модели

Библиотека содержит набор параметров диска на 5 л. с. Технические требования диска на 5 л. с. показывают в следующей таблице.

5 HP Drive Specifications

Управляйте входным напряжением
	Амплитуда	320 В
	Частота	60 Гц
Моторная номинальная стоимость
	Степень	5 л. с.
	Скорость	1 750 об/мин
	Напряжение	240 В

Примеры

dc2_example пример иллюстрирует однофазный диск двойного конвертера, используемый с набором параметров диска на 5 л. с. во время регулирования скорости.

Ссылки

[1] Сенатор, P.C., тиристорные диски DC, J.Wiley и сыновья, 1981.

Введен в R2006a

Документация