Описание

Эта схема использует DC4 блок специализированных степеней. Он моделирует привод с четырьмя квадрантными трехфазными выпрямителями (топология с двумя конвертерами) 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. Поскольку мы здесь в режиме регулирования крутящего момента, регулятор скорости отключен и используется только регулятор тока. Регулятор тока управляет током якоря, вычисляя соответствующие углы включения тиристора. Это генерирует выходные напряжения выпрямителя, необходимые для получения требуемого тока якоря и, таким образом, необходимого электромагнитного крутящего момента.

Оба конвертера работают одновременно, и два углов включения управляются так, чтобы их сумма давала 180 степени. Это создает противоположные средние напряжения на выходных клеммах преобразователя постоянного тока и, таким образом, идентичные средние напряжения на якоре двигателя постоянного тока, при этом преобразователи соединяются антипараллельными. Один конвертер работает в режиме выпрямителя, другой - в режиме инвертора.

Циркулирующий ток, создаваемый мгновенным различием напряжений на выводах обоих преобразователей, ограничивается индуктивностью 5 мГ, соединенной между этими выводами. Сглаживающая индуктивность не помещается последовательно со схемой якоря, колебания тока якоря довольно малы из-за источника трехфазного напряжения.

Симуляция

Запустите симуляцию. Можно наблюдать напряжение якоря и ток двигателя, углы включения конвертера, электромагнитный крутящий момент и скорость двигателя на возможностях. Также показаны ссылки тока и крутящего момента. Вторая область позволяет вам визуализировать средние выходные напряжения преобразователя и выходные токи.

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

Начальный крутящий момент устанавливается на 0 N.m, и ток якоря равен null. Электромагнитный крутящий момент не создается, и двигатель остается неподвижным.

На t = 0,2 с ссылка крутящего момента перескакивает до 600 Н.м. Это заставляет ток якоря подняться примерно до 180 А. Ток якоря подается преобразователем 1, и полный ток в этом преобразователе является суммой тока нагрузки и циркулирующего тока. Конвертер 2 просто несет циркулирующий ток. Заметьте, что ток якоря следует ссылке току довольно точно, с быстрым временем отклика и небольшим перерегулированием. Заметьте также, что углы включения симметричны около 90 степени и что средние выходные напряжения постоянного тока конвертера равны, но имеют противоположные знаки.

Электромагнитный крутящий момент, создаваемый током якоря, заставляет двигатель ускоряться. Скорость повышается и начинает стабилизироваться около t = 4 с при примерно 560 об/мин, сумма нагрузки и вязких крутящих моментов трения начинает выравнивать электромагнитный крутящий момент.

На t = 4 с ссылка крутящего момента устанавливается равной 0 Н.м, и крутящий момент нагрузки заставляет двигатель замедляться. Заметьте, что четыре реактора сохраняют колебания тока довольно маленькими.

При t = 8 с ссылка крутящего момента устанавливается на -300 Н.м. Ток якоря прыгает вниз до -90 А и теперь поставляется конвертером 2, в то время как конвертер 1 обрабатывает только циркулирующий ток. Конвертер 2 теперь работает в режиме выпрямителя, а конвертер 1 - в режиме инвертора.

Созданный отрицательный электромагнитный крутящий момент позволяет двигателю ускоряться в плоскости отрицательной скорости.

При t = 12 с скорость начинает стабилизироваться около -290 об/мин.

Примечания

1) Система степени была дискретизирована с временным шагом 10 us. Система управления (регуляторы) использует шаг расчета 100 us в порядок, чтобы симулировать устройство управления микроконтроллером.

2) Для порядка числа точек, хранящихся в памяти возможностей, используется коэффициент десятикратного уменьшения 20.

3) Упрощенная версия модели с помощью выпрямителей среднего значения может использоваться путем выбора 'Среднее' в меню 'Уровень детализации модели' графического интерфейса пользователя. Затем временной шаг может быть увеличен до значения шага расчета системы управления. Это может быть сделано путем ввода 'Ts = 100e-6' в рабочей области в случае этого примера. См. также dc4_example_simplified пример.