Описание

Электродвигатель постоянного тока 200 ВД возбуждается отдельно источником постоянного напряжения 150 В постоянного тока. Напряжение якоря обеспечивается бак-повышающим преобразователем IGBT, управляемым двумя регуляторами PI. Бак-повышающий преобразователь питается шиной 630 В постоянного тока, полученной выпрямлением источника напряжения 460 В переменного тока 60 Гц. Для ограничения напряжения шины постоянного тока во время режима динамического торможения между диодным выпрямителем и блоком DC6 был добавлен прерыватель торможения.

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 соответствующие коэффициенты заполнения импульсов 5 кГц двух IGBT-устройств (широтно-импульсная модуляция). Это генерирует среднее напряжение якоря, необходимое для получения требуемого тока якоря. Для ограничения амплитуды колебаний тока последовательно с цепью якоря размещают сглаживающую индуктивность.

Моделирование

Перед началом моделирования установите начальное напряжение шины на 630 В с помощью графического интерфейса (кнопка «Initial Stations Setting» и переменная «Cbus»).

Запустите моделирование. Вы можете наблюдать напряжение и ток якоря двигателя, два импульса IGBT и скорость двигателя в области. Также показаны привязки тока и скорости.

Эталон частоты вращения установлен на 400 об/мин при t = 0. Начальный момент нагрузки 814 Н· м.

Обратите внимание, что скорость двигателя точно соответствует эталонному клину (+ 250 об/мин/с) и достигает установившегося состояния около t = 2. Ток якоря очень хорошо следует за текущим эталоном, с быстрым временем отклика и небольшими пульсациями. Обратите внимание, что текущая частота пульсаций составляет 5 кГц.

При t = 2,1 с крутящий момент нагрузки проходит от 814 Н· м до 100 Н· м. Скорость двигателя быстро восстанавливается и возвращается на 400 об/мин при t = 2,75. Ток снижается примерно до 40 А для создания меньшего электромагнитного крутящего момента, причем крутящий момент нагрузки уменьшается. Как отмечалось ранее, ток якоря полностью следует за его эталоном.

При t = 2,75 с опорная скорость падает до 100 об/мин. Для замедления двигателя после изменения отрицательной скорости ток якоря изменяется на -160 А для создания тормозного электромагнитного момента (режим динамического торможения). Это приводит к увеличению напряжения шины постоянного тока. Тормозной прерыватель ограничивает значение напряжения.

При t = 3,4 с скорость двигателя достигает 100 об/мин, а ток возвращается обратно в 40 А.

При t = 4 с скорость стабилизируется вокруг своего эталона.

Примечания

1) Система питания была дискретизирована с шагом времени 1. Для моделирования устройства управления микроконтроллером контроллеры скорости и тока используют время выборки 100 и 20 мкс соответственно.

2) Для уменьшения количества точек, хранящихся в памяти области, используется коэффициент прореживания 25. Некоторые переходы могут не появиться в области. Для просмотра подробных результатов моделирования уменьшите коэффициент прореживания до 1.

3) Упрощенная версия модели с использованием преобразователя среднего значения может быть использована путем выбора «Average» в меню «Model detail level» графического пользовательского интерфейса. Затем временной шаг может быть увеличен до наименьшего значения времени выборки системы управления. Для этого в данном примере можно ввести «Ts = 20e-6» в рабочей области. См. также dc6_example_simplified модель.