Описание

Эта схема основана на блоке DC1 специализированных энергосистем. Он моделирует двухквадрантный однофазный выпрямительный привод для двигателя постоянного тока мощностью 5 л.с. Для имитации рекуперативного торможения (режим работы квадранта IV) добавлен блок тормозного блока.

Двигатель постоянного тока 5 ВД возбуждается отдельно источником постоянного напряжения 150 В постоянного тока. Напряжение якоря обеспечивается однофазным выпрямителем, управляемым двумя ПИ регуляторами. Выпрямитель питается от источника напряжения 220 В переменного тока 50 Гц, за которым следует линейный трансформатор для повышения напряжения до достаточного значения.

Регуляторы управляют углом зажигания тиристоров выпрямителя. Первым регулятором является регулятор скорости, за которым следует регулятор тока. Регулятор скорости выдает опорный ток якоря (в п.е.), используемый контроллером тока для получения электромагнитного момента, необходимого для достижения желаемой скорости. Скорость изменения опорной скорости следует за аппарелями ускорения и замедления, чтобы избежать внезапных изменений опорной частоты, которые могут вызвать перенапряжение якоря и дестабилизировать систему. Регулятор тока управляет током якоря, вычисляя соответствующий угол срабатывания тиристора. Это генерирует выходное напряжение выпрямителя, необходимое для получения требуемого тока якоря.

Блок тормозного блока управляется конечным конечным автоматом с двумя состояниями (нормальный режим работы и режим работы торможения). При переходе системы в режим торможения активируются переключатели якоря, позволяющие реверсировать поток тока якоря. Это создает обратный электромагнитный тормозной момент для быстрого замедления скорости. Изменение направления тока инициируется, когда ток якоря, протекающий через переключатели, равен 0 А. Это позволяет избежать разрушающих дуг в переключателях во время коммутации.

Сглаживающая индуктивность 150 мЧ расположена последовательно с цепью якоря для уменьшения колебаний тока.

Моделирование

Запустите моделирование. Вы можете наблюдать напряжение двигателя, ток, скорость и угол зажигания выпрямителя в области. Также показаны привязки скорости и тока.

Исходная скорость устанавливается равной 800 об/мин. Динамический момент нагрузки составляет 10 Н· м. Наблюдайте, что частота вращения двигателя точно соответствует эталонному темпу ускорения (+ 350 об/мин/с) и достигает установившегося состояния примерно после 3,5 с. Ток якоря очень хорошо соответствует эталонному току и остается ниже номинального тока. В течение этой фазы среднее значение угла зажигания остается ниже 90 градусов, а тиристорный мост находится в режиме выпрямителя (режим работы первого квадранта).

При t = 4 с опорная скорость падает до 200 об/мин и система переходит в тормозной режим. Переключатели якоря активируются, когда ток якоря достигает 0 А и происходит реверсирование тока, протекающего через двигатель (направление тока через мост, конечно, остается неизменным). Убедитесь еще раз, что скорость двигателя следует за наклонной скоростью замедления, как требуется. Клин замедления был установлен на высокое значение (-1250 об/мин/с), чтобы четко показать эффект тормозного электромагнитного момента. В течение этого периода времени мост работает в инверторном режиме (режим работы второго квадранта).

При t = 4,5 с скорость двигателя немного ниже опорной скорости, и ток якоря, протекающий через двигатель, возвращается в нормальное положение. Мост работает в выпрямительном режиме и скорость двигателя достигает 200 об/мин в районе t = 5,5 с.

Обратите внимание на текущее превышение во время коммутации. Это происходит из-за внезапного изменения напряжения на выходе моста, вызванного переключением якоря. Выходное напряжение моста не может мгновенно следовать за этим изменением напряжения. Эта внезапная разность напряжений между мостом и двигателем приводит к перепаду тока. Однако пик перегрева имеет разумное значение и не является разрушительным.

Примечания

1) Система питания была дискретизирована с шагом времени 10. Система управления (регуляторы и тормозной блок) использует временной шаг 100 мкс для моделирования устройства управления микроконтроллером.

2) Для уменьшения количества точек, хранящихся в памяти области, используется коэффициент прореживания 20.