Для тестирования привода двигателя при различных условиях нагрузки необходимо обеспечить переменную и двунаправленную нагрузку на вал двигателя. Кроме того, идеальная нагрузка должна также позволять возвращать поглощенную энергию от двигателя обратно в электросеть в качестве электрической энергии. Такая нагрузка может быть реализована с использованием четырехквадрантного моторного привода, такого как DC2 или DC4 модели. Любой из этих двух моторных приводов может быть удобно соединен с моделью моторного привода, испытываемой с использованием модели механического вала.
Поэтому этот пример будет состоять в соединении модели привода двигателя AC4 с приводом двигателя DC2. Электропривод AC4 представляет собой трехфазный асинхронный электропривод DTC. Электропривод DC2 - однофазный двухконвертерный электропривод постоянного тока. В такой системе один привод регулируется скоростью, а другой - крутящим моментом, но каждый привод может работать либо как двигатель, либо как генератор, как будет показано ниже. Мотор-привод DC2 имеет номинальную мощность 3 л.с., 240 В, 1800 об/мин, а мотор-привод AC4 - 3 л.с., 380 В, 60 Гц, 4 полюса.
Примечание
Также можно соединить два привода двигателя с помощью меню ввода Mechanical, расположенного в нижней части графического интерфейса пользователя. На следующем рисунке показано, как моделировать жесткое соединение вала в конфигурации двигатель-генератор. Выход скорости привода 1 (механический вход - крутящий момент нагрузки) соединен с входом скорости привода 2 (механический вход - скорость двигателя), а выход электромагнитного крутящего момента Те привода 2 приложен к входу механического крутящего момента Tm привода 1. Коэффициент Kw представляет коэффициент снижения скорости. Кроме того, поскольку инерционные J2 и вязкие F2 трения игнорируются в машине привода 2, они должны быть добавлены в язычок машины привода 1.
Полная система, состоящая из двух моторных приводов, механически связанных между собой, показана на схеме SPS двух взаимосвязанных приводов. Механическая модель вала содержится в третьем блоке схемы. При открытии этого блока, как и в разделе Межсоединения модели механического вала (Interconnections of the Mechanical Shaft Model), будет видно, что сигналы AC4 и DC2 скорости двигателя соединены соответственно с входами Nm и Nl модели механического вала. Выходной сигнал T1 модели механического вала представляет механический крутящий момент, передаваемый от AC4 двигателя к генератору DC2. Следовательно, этот выход соединен непосредственно с механическим входом крутящего момента AC4, а также является инвертированным знаком и затем соединен с механическим входом крутящего момента DC2, как можно видеть на схеме SPS двух взаимосвязанных приводов.
Схема SPS двух взаимосвязанных дисков
Взаимосвязи модели механического вала
Для начала AC4 модель работает как двигатель с регулируемой скоростью, нагруженный DC2 моделью, работающей как генератор с регулируемым крутящим моментом. Эта настройка содержится в cs_coupling_1 позволяет протестировать AC4 модели наклонных скоростей и реакции на возмущение крутящего момента нагрузки. Отметим, что в установившемся состоянии знаки AC4 электрического крутящего момента и скорости должны быть одинаковыми, подтверждая, что AC4 работает как мотор. DC2 электрический крутящий момент и частота вращения должны иметь противоположные знаки, подтверждающие, что DC2 работает как генератор. Это соответствует знаку опорного крутящего момента, приложенного к приводу DC2 двигателя, который противоположен знаку скорости.
Отклики на крутящий момент изменения скорости и нагрузки привода двигателя AC4 показывают результаты запуска привода двигателя AC4 при почти полной нагрузке с последующим приложением крутящих моментов нарушения нагрузки. Вы видите, что частота вращения двигателя AC4 точно наложена на справочный пандус +400 об/мин/с, так как электрический предел максимума крутящего момента AC4 достаточно высок. скорость двигателя AC4 достигает требуемого значения 400 об/мин при t = 1,0. В этот момент электрический крутящий момент AC4 падает до 10 Н· м. Затем при t = 1,4 с к DC2 прикладывается опорный крутящий момент 0 Н· м; AC4 электрический крутящий момент немедленно падает до нуля для поддержания регулируемой скорости. При t = 1,9 с эталонный крутящий момент + 10 Н.м прикладывается к приводу DC2, заставляя AC4 работать как генератор и DC2 как двигатель (посмотрите на знаки скорости и крутящего момента двух приводов). Наконец, отрицательный эталонный скачок скорости -400 об/мин/с применяется к AC4 при t = 2,3. Обратите внимание, что опять же AC4 точно следует требуемому клину. Новое установившееся состояние достигается при t = 2,8 с, а AC4 электрический крутящий момент стабилизируется при -10 Н· м. Отклики крутящего момента при скорости и возмущении нагрузки привода электродвигателя AC4 также показывает механический крутящий момент, передаваемый валом, который аналогичен AC4 электрическому крутящему моменту, но содержит меньше пульсаций.
Влияние крутящего момента на изменение скорости и нагрузки привода двигателя AC4
На этот раз AC4 работает как двигатель с регулируемым крутящим моментом, нагруженный DC2 приводом, который регулируется скоростью. Вся система показана на схеме SPS двух взаимосвязанных приводов и содержится в cs_coupling_2 файл. Взаимосвязь модели механического вала с двумя приводами остается неизменной по отношению к взаимосвязям модели механического вала. Все коэффициенты усиления регулятора для обоих дисков те же, что и в предыдущем случае. Установка проверяется в тех же условиях, что и ранее.
Схема SPS двух взаимосвязанных дисков
Отклики на крутящий момент изменения скорости и нагрузки привода двигателя DC2 показывают результаты запуска привода двигателя DC2 при почти полной нагрузке с последующим приложением крутящих моментов нарушения нагрузки. Следует отметить, что скорость двигателя DC2 соответствует эталонному темпу 400 об/мин/с с некоторым перепадом и подстрелкой. скорость двигателя DC2 достигает требуемого значения 400 об/мин при t = 1,0 с и полностью стабилизируется при t = 1,2 с. Затем при t = 1,4 с к AC4 прикладывается опорный крутящий момент 0 Н.м; наблюдайте, как быстро реагирует крутящий момент AC4. При t = 1,9 с эталонный крутящий момент + 10 Н.м прикладывается к приводу AC4, заставляя DC2 работать как генератор и AC4 как двигатель (посмотрите на знаки скорости и крутящего момента двух приводов). Обратите внимание, что при каждом изменении крутящего момента нагрузки частота вращения DC2 увеличивается. Наконец, отрицательный эталонный скачок скорости -400 об/мин/с применяется к DC2 при t = 2,3. Скорость DC2 хорошо следует, но имеет небольшое превышение и небольшое смещение. Новое установившееся состояние достигается при t = 2,8 с, а DC2 электрический крутящий момент стабилизируется при -10 Н· м. Отклики крутящего момента при скорости и возмущении нагрузки привода электродвигателя DC2 также показывают механический крутящий момент, передаваемый валом, который очень похож на негатив электрического крутящего момента DC2, но с большей пульсацией.
Из результатов, приведенных в разделе Отклики крутящего момента при подъеме скорости и возмущении нагрузки привода двигателя AC4 и Отклики крутящего момента при подъеме скорости и возмущении нагрузки привода двигателя DC2, видно, что отклики при падении скорости являются более точными, а возмущение крутящего момента нагрузки более эффективно отклоняется приводом AC4, чем приводом DC2. По существу это связано с быстрой динамикой AC4 электрического крутящего момента. Напомним, что AC4 привод состоит из контроллера прямого крутящего момента на основе компараторов гистерезиса и высокочастотного переключения, в то время как DC2 привод полностью полагается на естественно коммутируемые тиристорные преобразователи. Однако величина пульсации крутящего момента AC4 привода выше, чем для DC2 привода.
Влияние крутящего момента на изменение скорости и нагрузки привода двигателя DC2
