Этот пример демонстрирует регулирование скорости привода переменного тока переменной частоты с использованием метода прямого регулирования крутящего момента (DTC) с пространственно-векторной модуляцией.
Электрическая энергия подается трехфазным диодным выпрямителем переменного/постоянного тока, подключенным к сетке 600 В, 60 Гц. Шина постоянного тока подключена к трехфазному, двухуровневому преобразователю. Этот преобразователь генерирует переменное напряжение и частоту, необходимые для работы асинхронного двигателя мощностью 150 л.с. Кроме того, тормозной рубильник соединен с шиной постоянного тока для рассеивания кинетической энергии двигателя во время замедления.
Привод асинхронного двигателя с инверторным питанием может управляться различными способами в зависимости от применения, требуемых рабочих характеристик и сложности конструкции контроллера. Обычно используемыми схемами являются скалярное управление (управление V/Hz или управление потоком разомкнутого контура) или векторное управление (полевое управление или прямое управление крутящим моментом). В нашем примере мы используем методику DTC с пространственно-векторной широтно-импульсной модуляцией (SVPWM).
По сравнению с классическим DTC на основе гистерезиса техника SVPWM-DTC имеет фиксированную частоту переключения. Кроме того, этот способ значительно уменьшает пульсацию крутящего момента двигателя в установившемся режиме работы. См. пример прямого управления крутящим моментом привода асинхронного двигателя, чтобы увидеть пульсацию крутящего момента привода двигателя с использованием управления DTC на основе гистерезиса.
DTC - техника управления, позволяющая мгновенно управлять магнитным потоком двигателя и его электромагнитным моментом развязанным способом. Управление крутящим моментом позволяет осуществлять точное статическое и динамическое регулирование скорости.
Основными компонентами подсистемы DTC являются:
Расчет потока и крутящего момента - связь статорного потока оценивается путем интегрирования напряжений статора, а крутящий момент рассчитывается на основе расчетного потока и токов двигателя.
Регулятор скорости - регулятор сравнивает фактическую скорость двигателя с эталоном скорости и генерирует эталон крутящего момента.
Регуляторы потока и крутящего момента - рассчитанные величина потока и крутящий момент сравниваются с эталонными значениями. Результирующие погрешности потока и крутящего момента подаются на ПИ-регуляторы против ветрообразования. Выходной сигнал регулятора потока является опорным напряжением прямой оси Vd_ref а выходной сигнал регулятора крутящего момента является опорным напряжением квадратурной оси Vq_ref.
Масштабирование и преобразование - Vd_ref и Vq_ref масштабируются и преобразуются в трехфазный сигнал Vref с использованием привязки вращающегося кадра, заданной позицией потока phi_pha.
Выходной сигнал Vref подсистемы DTC подается на модулятор SVPWM, который генерирует импульсы на инвертор двигателя.
Выполните моделирование и просмотрите формы сигналов на Scope_Motor. Первоначально привязка потока устанавливается равной 0,9 В.с.
При 0,1 с опорная скорость устанавливается равной 1500 об/мин, и двигатель начинает ускоряться. Можно видеть, что скорость двигателя точно соответствует опорной скорости, максимальная скорость изменения которой ограничена 1200 об/мин. Уставка 1500 об/мин достигается через 1,35 с.
На 1,5 с к двигателю прикладывается момент нагрузки 500 Н.м. Регулятор DTC поддерживает частоту вращения двигателя на уровне 1500 об/мин.
Через 2 с момент нагрузки уменьшается до 50 Н.м, а через 2,5 с - до 500 об/мин. Во избежание перенапряжения на шине постоянного тока следует учитывать, что при работе тормозного прерывателя рассеивается кинетическая энергия, производимая двигателем.
При 3,5 с эталон потока увеличивается с 0,9 до 1,0 В.с.
Если у вас есть Simulink Real-Time и цель Speedgoat, вы можете запустить эту модель в реальном времени.
Откройте окно Параметры конфигурации (Configuration Parameters) (или нажмите Ctrl + E), щелкните Создание кода (Code Generation) и задайте для параметра Системный целевой файл (System target file) значение slrealtime.tlc .
Подключитесь к целевому объекту и на вкладке «Реальное время» нажмите кнопку «Выполнить на целевом объекте».
Модель будет автоматически построена, развернута и выполнена на целевом объекте. В зависимости от целевой пропускной способности потоковой передачи может потребоваться уменьшить количество сигналов, передаваемых в реальном времени с целевого компьютера на хост-компьютер.
Цирринсионе, М., М. Пуччи, Г. Витале. Силовые преобразователи и электрические приводы переменного тока с линейными нейронными сетями. КПР Пресс, 2012.