В этом примере показано регулирование скорости трехфазного 6/4-коммутируемого электродвигателя сопротивления (SRM).
Электродвигатели с переключаемым сопротивлением представляют собой электродвигатели переменного тока, работающие на крутящий момент. Их роторы не имеют обмоток или постоянных магнитов. Общие типы SRM - трёхфазные 6/4 (где 6 - число полюсов статора, а 4 - число полюсов ротора), четырёхфазные 8/6 и пятифазные 10/8. ППУ соединены с силовыми электронными преобразователями, питающими соответствующие фазы статора на основании положения ротора.
Шина постоянного тока, смоделированная как идеальный источник постоянного тока 240 В, подключена к преобразователю силовой электроники, питающему трехфазный 6/4 SRM. Преобразователь моделируется с использованием трех однофазных, полномостовых преобразователей. Полномостовые преобразователи подают положительное или отрицательное напряжение на обмотки статора для возбуждения или обесточивания их соответственно.
В примере используется базовый тип модели SRM. Электрическая часть представлена нелинейной моделью, основанной на характеристике намагниченности, состоящей из нескольких кривых намагничивания, и на характеристике крутящего момента, вычисленной на основе кривых намагниченности. Характеристика намагниченности рассчитывается с использованием нелинейных функций и заданных параметров двигателя. Можно визуализировать кривые намагниченности (включая связующий поток как функцию токов статора и положения ротора), проверив параметр «График кривых намагниченности» блока «Коммутируемый электродвигатель сопротивления» и нажав кнопку «Применить».
Основными компонентами системы управления SRM являются:
Регулятор скорости - регулятор сравнивает фактическую скорость двигателя с исходной скоростью. Если двигатель нуждается в ускорении, регулятор увеличивает опорный ток (Iref) для создания большего крутящего момента. Напротив, если скорость двигателя выше опорной, регулятор уменьшает Iref.
Логический блок коммутации - на основе положения ротора (представленного тета-сигналом из модели SRM) и углов включения и выключения этот блок генерирует управляющие сигналы для формирования соответствующей последовательности коммутации для создания крутящего момента.
Регулятор тока - на основе требуемого опорного тока, Iref и логических сигналов коммутации создается опорный ток для каждой из трех фаз. Затем сравнивают каждый опорный ток с соответствующим измеренным током статора. Когда результирующая ошибка пересекает положительное значение полосы гистерезиса, порядок проводимости посылается в соответствующий преобразователь полного моста. Затем преобразователь подает положительное напряжение на обмотку статора для возбуждения положительного тока в обмотку. В течение периода свободного хода (когда отсутствует импульс) на обмотки подается отрицательное напряжение, и накопленная энергия возвращается к источнику питания постоянного тока через диоды.
На следующем рисунке показана последовательность коммутации для трех положений ротора.
В положении 1 ротора на обмотки A1 и A2 подается положительное напряжение. Результирующее магнитное поле создает момент сопротивления, который заставляет полюс ротора совмещаться с вновь включенными полюсами статора.
Когда двигатель достигает положения 2 ротора, A1 и A2 обмотки обесточиваются, а обмотки B1 и B2 возбуждаются для поддержания вращения ротора по часовой стрелке. Это действие удерживает ротор вращающимся по часовой стрелке, потому что ротор пытается выровняться по B1 и B2 обмоткам.
Наконец, когда двигатель достигает положения 3, B1 и B2 обмотки обесточиваются, а обмотки C1 и C2 возбуждаются. Поскольку ротор имеет четыре полюса, эта последовательность повторяется каждые 90 градусов.
В этом примере углы включения и выключения (относительно обмоток статора A1 и A2) поддерживаются постоянными на уровне 45 градусов и 75 градусов соответственно. Углы роторов, когда фазы А, В и С включены, составляют соответственно 45, 75 и 105 градусов относительно оси фазы А.
Выполните моделирование и просмотрите формы сигналов на блоке с именем Scope1. Двигатель перемещается с нулевой скорости на 1500 об/мин с моментом нагрузки 15 Н· м. При 0,15 с момент нагрузки увеличивается до 75 Н· м. Система управления увеличивает опорный ток, чтобы поддерживать скорость двигателя на уровне 1500 об/мин. При скорости 0,3 с эталон скорости ступенчатый до 2500 об/мин. Для достижения желаемой скорости система управления на мгновение создает большой крутящий момент за счет увеличения токов двигателя.
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.
Найт, Энди. Электрические машины - электродвигатели с переключаемым сопротивлением. Университет Калгари. https://people.ucalgary.ca/~aknigh/electrical_machines/other/sr.html
Википедия. «Двигатель с переключаемым сопротивлением.» Доступ состоялся 28 2020 октября. https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Switched_reluctance_motor&oldid=985833502