Описание

Эта схема использует блок DC4 специализированных энергосистем. Он моделирует четырехквадрантный трехфазный выпрямитель (двухконвертерная топология) для двигателя постоянного тока мощностью 200 л.с.

Электродвигатель постоянного тока 200 ВД возбуждается отдельно постоянным напряжением 310 В постоянного тока. Напряжение якоря обеспечивается двумя трехфазными 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 от источника напряжения 380 В переменного тока 50 Гц.

Регуляторы управляют углами зажигания обоих тиристоров преобразователя. Первым регулятором является регулятор скорости, за которым следует регулятор тока. Поскольку мы находимся здесь в режиме регулирования крутящего момента, регулятор скорости отключен и используется только текущий регулятор. Регулятор тока управляет током якоря путем вычисления соответствующих углов зажигания тиристора. Это генерирует выходные напряжения выпрямителя, необходимые для получения желаемого тока якоря и, таким образом, желаемого электромагнитного момента.

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 5 мН индукторами, включенными между этими клеммами. Сглаживающая индуктивность не размещается последовательно с якорной цепью, причем колебания тока якоря довольно малы из-за трехфазного источника напряжения.

Моделирование

Запустите моделирование. Вы можете наблюдать напряжение и ток якоря двигателя, углы срабатывания преобразователя, электромагнитный крутящий момент и скорость двигателя. Также показаны привязки тока и крутящего момента. Вторая область позволяет визуализировать средние выходные напряжения преобразователя и выходные токи.

Двигатель связан с линейной нагрузкой, что означает, что механический крутящий момент нагрузки пропорционален скорости.

Начальная привязка крутящего момента устанавливается равной 0 Н· м, а ток якоря равен нулю. Электромагнитный момент не создается, и двигатель остается неподвижным.

При t = 0,2 с эталонный крутящий момент возрастает до 600 н.э. Это вызывает повышение тока якоря примерно до 180 А. 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 ток якоря следует за опорным током довольно точно, с быстрым временем отклика и небольшим превышением. Заметим также, что углы стрельбы симметричны около 90 градусов и что средние выходные напряжения постоянного тока преобразователя равны, но имеют противоположные знаки.

Электромагнитный крутящий момент, создаваемый током якоря, вызывает ускорение двигателя. Скорость повышается и начинает стабилизироваться около t = 4 с при примерно 560 об/мин, сумма нагрузки и вязких крутящих моментов трения начинает выравнивать электромагнитный крутящий момент.

При t = 4 с опорное значение крутящего момента устанавливается равным 0 Н.м, и крутящий момент нагрузки вызывает замедление двигателя. Обратите внимание, что четыре реактора поддерживают колебания тока довольно небольшими.

При t = 8 с опорное значение крутящего момента устанавливается равным -300 н.э. Ток якоря падает до -90 А и теперь подается преобразователем 2, в то время как преобразователь 1 управляет только циркулирующим током. Преобразователь 2 теперь работает в режиме выпрямителя, а преобразователь 1 в режиме инвертора.

Создаваемый отрицательный электромагнитный крутящий момент позволяет мотору ускоряться в плоскости отрицательной скорости.

При t = 12 с скорость начинает стабилизироваться около -290 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 dc4_example_simplified пример.