Прямое управление крутящим моментом с пространственной векторной модуляцией привода асинхронного двигателя
Этот пример демонстрирует регулирование скорости привода переменной частоты переменного тока с помощью метода управления прямым крутящим моментом (DTC) с модуляцией базовых векторов.
Описание
Электрическая модель
Электроэнергия обеспечивается трехфазным диодным выпрямителем переменного/постоянного тока, подключенным к сетевому эквиваленту 600 В, 60 Гц. Шина постоянного тока соединяется с трехфазным двухуровневым преобразователем. Этот преобразователь генерирует переменное напряжение и частоту, необходимые для операции асинхронного двигателя 150 л.с. В сложение тормозной измельчитель соединяется с шиной постоянного тока порядка чтобы рассеять кинетическую энергию двигателя во время замедления.
Приводом асинхронного двигателя с инвертором можно управлять с помощью различных методов в зависимости от применения, желаемой эффективности и сложности проектирования контроллера. Обычно используемые схемы являются скалярным управлением (В/Гц цикл управления или регулирование потока разомкнутого контура) или векторным управлением (векторное управление или прямое управление крутящим моментом). В нашем примере мы используем метод DTC с модуляцией ширины пространственного вектора (SVPWM).
По сравнению с классическим DTC на основе гистерезиса, метод SVPWM-DTC имеет фиксированную частоту переключения. Кроме того, этот метод значительно уменьшает крутящий момент двигателя в установленной операции. Смотрите пример управления прямым крутящим моментом привода асинхронного двигателя, чтобы увидеть пульсацию крутящего момента привода с помощью управления DTC на основе гистерезиса.
Контроллер DTC на основе SVPWM
DTC - это метод управления, который позволяет мгновенно управлять магнитным потоком двигателя и его электромагнитным крутящим моментом развязанным способом. Управление крутящим моментом непосредственно позволяет точно регулировать статическую и динамическую скорость.
Основными компонентами подсистемы DTC являются:
Вычисление потока и крутящего момента - редактирование статора оценивается путем интегрирования напряжений статора, и крутящий момент вычисляется на основе предполагаемого потока и токов мотора.
Регулятор Скорости - Регулятор сравнивает фактическую скорость двигателя с ссылкой скорости и генерирует ссылку крутящего момента.
Регуляторы потока и крутящего момента - вычисленные величины потока и крутящий момент сравниваются с исходными значениями. Результирующие ошибки потока и крутящего момента подаются на анти-насыщающие регуляторы ПИ. Выходом регулятора потока является прямая ось ссылки напряжение Vd_ref а выходом регулятора крутящего момента является квадратурная ось ссылки Vq_ref напряжения.
Масштабирование и преобразование - Vd_ref и Vq_ref масштабируются и преобразуются в трехфазный сигнал Vref с помощью вращающейся системы координат ссылки заданного phi_pha положения потока.
Выход Vref подсистемы DTC подается на модулятор SVPWM, который генерирует импульсы к инвертору мотора.
Симуляция
Запустите симуляцию и наблюдайте форму волны на Scope_Motor. Первоначально ссылка на поток устанавливается на 0,9 В с.
На 0,1 с ссылка скорости устанавливается равной 1500 об/мин, и двигатель начинает ускоряться. Можно увидеть, что скорость двигателя точно следует ссылке скорости, максимальная скорость изменения которой ограничена 1200 об/мин/с. Значение точки набора 1500 об/мин достигается на уровне 1,35 с.
На 1,5 с к мотору прикладывается крутящий момент нагрузки 500 Н.м. Управление DTC поддерживает скорость двигателя на 1500 об/мин.
На 2 с крутящий момент нагрузки уменьшается до 50 Н.м, а на 2,5 с ссылка скорости уменьшается до 500 об/мин. Обратите внимание на Возможности питания, что тормозной измельчитель операции рассеивает кинетическую энергию, произведенную двигателем, порядком избежать перенапряжения на шине постоянного тока.
На 3,5 с ссылка потока увеличивается с 0,9 до 1,0 В.с
Симуляция в реальном времени
Если у вас есть Simulink Real-Time и цель Speedgoat, можно запустить эту модель в реальном времени.
Откройте окно Configuration Parameters (или нажмите Ctrl + E), нажмите Генерация Кода и установите Системный целевой файл равным
slrealtime.tlc.Подключитесь к целевому объекту и на вкладке Real-Time нажмите Run on Target.
Затем ваша модель будет автоматически построена, развернута и выполнена на цели. В зависимости от целевой потоковой полосы, вам, вероятно, придется уменьшить количество сигналов, переданных в реальном времени от цели к хосту-компьютеру.
Ссылки
Циринционе, М., М. Пуччи, Г. Витале. Степени и электроприводы переменного тока с линейными нейронными сетями. CRC Press, 2012.