Описание

Эта схема основана на DC4 блоке специализированных степеней. Он моделирует привод с четырьмя квадрантными трехфазными выпрямителями (топология с двумя конвертерами) без циркулирующего тока для двигателя постоянного тока 200 л.с.

Двигатель постоянного тока 200 л.с. отдельно возбуждается постоянным источником напряжения постоянного тока 310 В. Напряжение якоря обеспечивается двумя трехфазными анти-параллельными соединительными преобразователями, управляемыми двумя ПИ-регуляторами. Это позволяет двунаправленное течение тока через схему якоря двигателя постоянного тока и, таким образом, четырехквадрантные операции. Преобразователи питаются от источника напряжения 380 В переменного тока 50 Гц.

Регуляторы управляют углами включения обоих тиристоров конвертера. Первый регулятор - это регулятор скорости, далее следует регулятор тока. Регулятор скорости выводит ток якоря ссылки (в п.у.), используемый токовым контроллером в порядок для получения электромагнитного крутящего момента, необходимого для достижения желаемой скорости. Скорость ссылки скорость изменения следуют за шагами ускорения и замедления в порядок, чтобы избежать внезапных изменений ссылки, которые могут вызвать перегрузку якоря по току и дестабилизировать систему. Регулятор тока управляет током якоря, вычисляя соответствующие углы включения тиристора. Это генерирует выходные напряжения конвертера, необходимые для получения требуемого тока якоря.

По сравнению с исходным блоком DC4 эта схема моделирует привод с четырьмя квадрантами без циркулирующего тока. Во время этого процесса регулирования течение циркулирующего тока полностью ингибируется автоматическим управлением импульсами включения. Путем включения только одного из двух импульсов включения, необходимых для двух тиристорных преобразователей, только один преобразователь работает за один раз и несет ток нагрузки. Другой конвертер временно заблокирован. Управление импульсом включения полностью управляется модулем «драйвер моста». Путем измерения ссылок и нагрузки этот модуль определяет, когда должен иметь место кроссовер конвертера, позволяя соответствующим импульсам включения конвертера.

Два углов включения управляются так, чтобы их сумма давала 180 степени. Это позволяет более плавный мостовой переход. Поскольку циркулирующий ток ингибируется, больше никаких индукторов для ограничения значения этого тока не требуется. Однако индуктивность сглаживания на 10 мГ устанавливается последовательно со схемой якоря для уменьшения колебаний тока якоря.

Симуляция

Запустите симуляцию. Можно наблюдать напряжение якоря и ток двигателя, углы включения конвертера и скорость мотора на возможностях. Также показаны ток и ссылки скорости. Вторая область была добавлена внутрь основного блока, чтобы вы могли визуализировать выходные токи конвертера. Видны также сигналы «block_1» и «block_2», управляемые модулем «драйвер моста».

Во время этой симуляции двигатель соединяется с вентилятором. Механический крутящий момент этого типа нагрузки пропорциональен квадрату скорости.

Начальная ссылка скорости устанавливается равной 1184 об/мин, номинальная скорость. Обратите внимание на то, что скорость двигателя точно повторяет ссылку ускорения (+ 320 об/мин/с) и достигает устойчивого состояния примерно через 4 с. Медленное ускорение обусловлено высокой инерцией нагрузки.

Ток якоря очень хорошо следует ссылке тока и стабилизируется около 330 А. Во время фазы ускорения ток якоря постепенно возрастает (и, таким образом, создаваемый электромагнитный крутящий момент) механический крутящий момент, противоположный возрастанию нагрузки со скоростью. Работает только конвертер 1 (Block_1 является низким), и конвертер 2 запрещен (Block_2 является высоким). Следовательно, выходной ток преобразователя 1 равен току нагрузки, и преобразователь 2 не выводит ток. Заметьте, что сглаживающая индуктивность 10 мГ сохраняет колебания тока якоря довольно маленькими.

На t = 4,5 с ссылки скорости падает до -600 об/мин и ток якоря снижается со скоростью, чтобы уменьшить электромагнитный крутящий момент в порядок замедления после отрицательного изменения скорости (-320 об/мин/с).

Около t = 5,3 с, ток якоря достигает 0 А, и происходит мостовой переход, чтобы позволить току якоря стать отрицательным. Конвертер 1 отключен, и конвертер 2 включен (Block_1 становится высоким, а Block_2 - низким). Чтобы избежать одновременной проводимости обоих конвертеров (и, таким образом, избежать циркулирующего тока) во время кроссовера, входящий конвертер активируется через несколько миллисекунд после отключения конвертера 1. Конвертер 2 затем выводит ток нагрузки, и выходной ток конвертера 1 равен нулю. Заметьте, что формы тока остаются гладкими во время перехода моста. Этот отрицательный ток теперь генерирует тормозной крутящий момент, чтобы держать вентилятор замедляющимся.

На t = 8,2 с скорость достигает 0 об/мин, и ток якоря теперь генерирует ускоряющий крутящий момент, чтобы позволить вентилятору ускориться в плоскости отрицательной скорости.

При t = 11 с скорость и ток якоря стабилизируются около -600 об/мин и 90 А соответственно.

Примечания

1) Система степени была дискретизирована с 5 us временной шаг. Система управления (регуляторы и мостовой драйвер модуль) использует 100-кратный шаг в порядок, чтобы симулировать устройство управления микроконтроллером.

2) Для порядка числа точек, хранящихся в памяти возможностей, используется коэффициент десятикратного уменьшения 10.