Описание

Электродвигатель постоянного тока 200 ВД возбуждается отдельно источником постоянного напряжения 150 В постоянного тока. Напряжение якоря обеспечивается IGBT преобразователем, управляемым двумя PI регуляторами. Преобразователь питается шиной 515 В постоянного тока, полученной выпрямлением источника напряжения 380 В переменного тока 50 Гц. Для ограничения напряжения шины постоянного тока во время режима динамического торможения между диодным выпрямителем и блоком DC7 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 путем вычисления соответствующих коэффициентов заполнения импульсов 5 кГц четырех IGBT-устройств (широтно-импульсной модуляции). Для правильного поведения системы мгновенные значения импульсов IGBT-устройств 1 и 4 противоположны значениям импульсов IGBT-устройств 2 и 3. 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 515 В с помощью графического интерфейса (кнопка «Initial States Setting» и переменная «Cbus»).

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

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

Эталон скорости устанавливается при 500 об/мин при t = 0 с. Обратите внимание, что скорость двигателя точно следует за эталонным клином (+ 400 об/мин/с) и достигает установившегося состояния около t = 1,3 с.

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 с опорная скорость падает до -1184 об/мин. Ток уменьшается для уменьшения электромагнитного крутящего момента и вызывает замедление двигателя с помощью крутящего момента нагрузки.

При t = 2,2 с ток реверсируется, чтобы создать тормозной электромагнитный момент (режим динамического торможения). Это приводит к увеличению напряжения шины постоянного тока.

При t = 3,25 с двигатель достигает 0 об/мин, а крутящий момент нагрузки меняется на противоположный и становится отрицательным. Отрицательный ток теперь создает ускоряющий электромагнитный крутящий момент, чтобы позволить двигателю следовать наклонной скорости (-400 об/мин/с). При t = 6,3 с скорость достигает -1184 об/мин и 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 dc7_example_simplified модель.