Описание

Эта схема использует блок DC2 специализированных энергосистем. Он моделирует четырехквадрантный однофазный выпрямитель (двухконвертерная топология) для двигателя постоянного тока мощностью 5 л.с.

Двигатель постоянного тока 5 ВД возбуждается отдельно источником постоянного напряжения 150 В постоянного тока. Напряжение якоря обеспечивается двумя однофазными противопараллельными соединенными преобразователями, управляемыми двумя ПИ регуляторами. Это позволяет двунаправленному току протекать через цепь якоря двигателя постоянного тока и, таким образом, работать в четырех квадратах. Преобразователи питаются источником напряжения 230 В переменного тока 60 Гц, за которым следует линейный трансформатор для повышения напряжения до достаточного значения.

Регуляторы управляют углами зажигания обоих тиристоров преобразователя. 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 путем вычисления соответствующих углов зажигания тиристора. Это генерирует выходные напряжения преобразователя, необходимые для получения требуемого тока якоря.

Оба преобразователя работают одновременно и двумя углами стрельбы управляют так, чтобы их сумма давала 180 градусов. Это создает противоположные средние напряжения на выходных клеммах преобразователя постоянного тока и, таким образом, идентичные средние напряжения на якоре двигателя постоянного тока, причем преобразователи соединены в противопараллельные. Один преобразователь работает в выпрямительном режиме, а другой - в инверторном.

Циркулирующий ток, создаваемый мгновенной разностью напряжений на клемме обоих преобразователей, ограничен 80 мН индукторами, включенными между этими клеммами. Сглаживающую индуктивность 50 мЧ размещают последовательно с якорной цепью для уменьшения колебаний тока якоря.

Моделирование

Запустите моделирование. Вы можете наблюдать напряжение и ток якоря двигателя, углы зажигания преобразователя и скорость двигателя в области. Также показаны привязки тока и скорости. Вторая область позволяет визуализировать средние выходные напряжения преобразователя и выходные токи.

Во время этого моделирования двигатель подключается к линейной нагрузке, что означает, что механический крутящий момент, создаваемый нагрузкой, пропорционален скорости.

Опорная скорость устанавливается на уровне 1200 об/мин при t = 0 с. Наблюдайте, что углы стрельбы симметричны около 90 градусов и что средние выходные напряжения постоянного тока преобразователя имеют противоположные знаки. Ток якоря подается преобразователем 1, и суммарный ток в этом преобразователе представляет собой сумму тока нагрузки и циркулирующего тока. Преобразователь 2 просто переносит циркулирующий ток.

Обратите внимание, что частота вращения двигателя точно соответствует эталонному клину (+ 250 об/мин/с) и достигает устойчивого состояния после 5.5. Ток якоря очень хорошо соответствует току и стабилизируется около 12 А.

При t = 6 с опорная скорость падает до -600 об/мин. Ток уменьшается для уменьшения электромагнитного крутящего момента, и крутящий момент нагрузки вызывает замедление двигателя. Около t = 10,4 с ток якоря становится отрицательным, и электромагнитный крутящий момент меняется на противоположный, чтобы затормозить двигатель до 0 об/мин, причем крутящий момент нагрузки недостаточен для замедления двигателя. При t = 10,8 с двигатель достигает 0 об/мин и крутящий момент нагрузки становится отрицательным. Электромагнитный крутящий момент теперь создает ускоряющий крутящий момент, позволяющий двигателю следовать наклонной скорости (-250 об/с). Ток якоря теперь подается преобразователем 2, а преобразователь 1 обрабатывает только циркулирующий ток.

При t = 13,2 с скорость стабилизируется при -600 об/мин.

Примечания

1) Система питания была дискретизирована с шагом времени 10. Система управления (регуляторы) использует время выборки 100 мкс для моделирования устройства управления микроконтроллером.

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

3) Упрощенная версия модели с использованием выпрямителей среднего значения может быть использована путем выбора «Average» в меню «Model detail level» графического пользовательского интерфейса. Затем временной шаг может быть увеличен до значения времени выборки системы управления. Для этого в данном примере в рабочей области введите «Ts = 100e-6». См. также dc2_example_simplified модель.