Описание

Эта схема основана на блоке DC1 Специализированных Энергосистем. Это моделирует 2D квадрантный диск однофазного выпрямителя для двигателя постоянного тока на 5 л. с. Тормозящий модульный блок был добавлен для того, чтобы симулировать регенеративное торможение (квадрантный рабочий режим IV).

Двигатель постоянного тока на 5 л. с. отдельно взволнован с постоянными 150 источниками напряжения поля V DC. Напряжение якоря обеспечивается однофазным выпрямителем, которым управляют два регулятора PI. Выпрямитель питается 220-вольтовым источником напряжения AC 50 Гц, сопровождаемым линейным трансформатором, чтобы повысить напряжение до достаточного значения.

Регуляторы управляют углом включения тиристоров выпрямителя. Первый регулятор является регулятором скорости, сопровождаемым текущим регулятором. Регулятор скорости выходные параметры ссылка тока якоря (в p.u.) используемый токовым контроллером для того, чтобы получить электромагнитный крутящий момент, должен был достигнуть желаемой скорости. Уровень изменения ссылки скорости следует за ускорением и пандусами замедления во избежание внезапных ссылочных изменений, которые могли вызвать сверхток арматуры и дестабилизировать систему. Текущий регулятор управляет током якоря путем вычисления соответствующего тиристорного угла включения. Это генерирует выходное напряжение выпрямителя, должен был получить желаемый ток якоря.

Тормозящий модульный блок управляем конечным автоматом с двумя состояниями (нормальный рабочий режим и тормозящий рабочий режим). Когда системные передачи в тормозящем режиме, переключатели арматуры активируются и позволяют реверсирование потока тока якоря. Это генерирует противоположный электромагнитный тормозной момент для быстрого замедления скорости. Реверсирование электрического тока инициируется, когда ток якоря, текущий через переключатели, равняется 0 А. Это избегает разрушительных дуг в переключателях во время коммутации.

150 мГн, сглаживающих индуктивность, помещаются последовательно со схемой арматуры, чтобы уменьшать текущие колебания.

Симуляция

Запустите симуляцию. Можно наблюдать моторное напряжение, текущее, скорость и угол включения выпрямителя на осциллографе. Скорость и текущие ссылки также показывают.

Начальная ссылка скорости установлена в 800 об/мин. Крутящий момент нагрузки является 10 N.m. Заметьте, что частота вращения двигателя следует за ускоряющим пандусом ссылки точно (+350 об/мин/с) и достигает установившийся приблизительно после 3,5 с. Ток якоря следует за текущей ссылкой очень хорошо и остается ниже номинального тока. Во время этой фазы среднее значение угла зажигания остается ниже 90 градусов, тиристорный мост, находящийся в режиме выпрямителя (первый квадрантный рабочий режим).

В t = 4 с, ссылка скорости спадает до 200 об/мин и системные передачи в тормозящем режиме. Переключатели арматуры активируются, когда ток якоря достигает 0 А, и реверсирование электрического тока через двигатель происходит (направление электрического тока через мост, конечно, неизменно). Заметьте снова, что частота вращения двигателя следует за пандусом замедления, как требуется. Пандус замедления был установлен в высокое значение (-1250 об/мин/с), чтобы ясно показать эффект тормозящего электромагнитного крутящего момента. В течение этого промежутка времени мост работает в режиме инвертора (второй квадрантный рабочий режим).

В t = 4,5 с, частота вращения двигателя немного ниже, чем ссылка скорости и поток тока якоря через двигатель повернуты назад к нормальному. Мост действует в режиме выпрямителя, и частота вращения двигателя достигает 200 об/мин вокруг t = 5,5 с.

Заметьте текущее перерегулирование во время коммутации. Это происходит из-за внезапного реверсирования напряжения на мосту выход, вызванный переключением арматуры. Выходное напряжение моста не может следовать мгновенно за этим реверсированием напряжения. Эта внезапная разность потенциалов между мостом и двигателем создает текущий промах. Однако пик перерегулирования имеет рыночную ценность и не является портящимся.

Примечания

1) Энергосистема была дискретизирована с 10 нас временной шаг. Система управления (регуляторы и тормозящий модуль) использует 100 нас временной шаг для того, чтобы симулировать управляющее устройство микроконтроллера.

2) Для того, чтобы уменьшать число точек, сохраненное в памяти осциллографа, фактор децимации 20 используется.