Прямое управление крутящим моментом диска асинхронного двигателя
Этот пример демонстрирует регулирование скорости диска AC переменной частоты с помощью основанного на гистерезисе метода прямого управления крутящим моментом (DTC).
Электрическая модель
Электроэнергия предоставляется трехфазным диодным выпрямителем AC/DC, соединенным с 460 В, эквивалентная сетка на 60 Гц. Шина DC соединяется с трехфазным, двухуровневым конвертером. Этот конвертер генерирует переменное напряжение и частоту, требуемую для работы переменной скорости асинхронного двигателя на 150 л. с. Кроме того, тормозящий прерыватель соединяется с шиной DC для того, чтобы рассеять кинетическую энергию двигателя во время замедления.
Питаемым инвертором диском асинхронного двигателя можно управлять через различные методы в зависимости от приложения, желаемой эффективности и сложности проектирования контроллера. Обычно используемые схемы являются скалярным управлением (Цикл управления V/Hz или управление потоком разомкнутого контура) или векторное управление (ориентированный на поле на управление или прямое управление крутящим моментом). Этот пример использует основанный на гистерезисе метод прямого управления крутящим моментом (DTC).
Прямой контроллер крутящего момента
Прямое управление крутящим моментом (DTC) является методом, который позволяет вам мгновенно управлять моторным магнитным потоком и его электромагнитным крутящим моментом разъединенным способом. Управление крутящим моментом непосредственно разрешает точное статическое и динамическое регулирование скорости. Основные компоненты подсистемы DTC:
Теките и Вычисление Крутящего момента — потокосцепление статора оценивается путем интеграции напряжений статора, и крутящий момент вычисляется на основе предполагаемого потока и моторных токов.
Регулятор скорости — регулятор сравнивает фактическую частоту вращения двигателя со ссылкой скорости и генерирует ссылку крутящего момента.
Гистерезисное Управление — расчетная величина потока и крутящий момент по сравнению со ссылочными значениями. Когда получившаяся ошибка потока или крутящего момента пересекает или положительное или отрицательное гистерезисное значение полосы, управляющий сигнал активируется для того, чтобы откорректировать ошибку.
Оптимальное Переключение — Импульсы к моторному инвертору производятся на основе управляющих сигналов, сгенерированных гистерезисным управлением и положением потокосцепления статора.
Рисунок ниже иллюстрирует стратегию, используемую, чтобы определить лучший вектор напряжения, когда потокосцепление расположено в секторе 0.
Изображение показывает четыре случая:
V3 выбран, когда электромагнитный крутящий момент должен быть увеличен, и поток должен остаться неизменным. Выбор вектора напряжения V3 ускоряет поток и таким образом применяет ускоряющий крутящий момент к ротору, немного уменьшая величину потока.
V2 выбран, когда электромагнитный крутящий момент должен быть увеличен, и поток должен быть увеличен. Выбор вектора напряжения V2 немного ускоряет поток и увеличивает его величину.
V6 выбран, когда электромагнитный крутящий момент должен уменьшаться, и поток должен быть увеличен. Выбор вектора напряжения V6 замедляет поток и таким образом применяет крутящий момент замедления к ротору при увеличении величины потока.
V5 выбран, когда электромагнитный крутящий момент должен уменьшаться, и поток должен остаться неизменным. Выбор V5, вектор напряжения применяет крутящий момент замедления к ротору и немного уменьшает величину потока. Обратите внимание на то, что векторы напряжения V1 и V4 не выбраны в секторе 0. Используя эти два вектора оказал бы слишком много негативного влияния на желаемое значение потока. Наконец, чтобы сохранить крутящий момент и поток неизменными, пустые векторы напряжения V0 или V7 выбраны.
Когда вектор потокосцепления перемещается в сектор 1, выбранные векторы напряжения становятся V4 для случая 1, V3 для случая 2, V1 для случая 3, и V6 для случая 4, и векторы, V2 и V5 не используются. Эти 60 степеней переключаются на нижний регистр, векторы напряжения происходит каждый раз, когда вектор потокосцепления вводит новый сектор.
Симуляция
Запустите симуляцию и наблюдайте формы волны относительно Scope2. Первоначально, ссылка потока установлена в 0.9 V.s.
В 0,1 с ссылка скорости установлена в 1 500 об/мин, и двигатель начинает ускоряться. Частота вращения двигателя точно следует за ссылкой скорости, максимальная скорость изменения которой ограничивается 1 200 об/мин/с. Сетбол на 1 500 об/мин достигнут в 1,35 с.
В 1,5 с крутящий момент нагрузки 500 N.m применяется к двигателю. Управление DTC действует, чтобы обеспечить частоту вращения двигателя на уровне 1 500 об/мин.
В 2 с крутящий момент нагрузки уменьшается до 50 N.m и в 2,5 с, ссылка скорости уменьшается до 500 об/мин. Наблюдайте относительно Осциллографа 1, что тормозящая работа прерывателя рассеивает кинетическую энергию, произведенную двигателем во избежание повышенного напряжения на шине DC. Наконец, в 3,5 с, ссылка потока увеличена с 0,9 до 1.0 V.s.
Симуляция в реальном времени
Если у вас есть Simulink Real-Time и цель Speedgoat, можно запустить эту модель в режиме реального времени.
Откройте окно Configuration Parameters (или нажмите Ctrl+E), нажмите Code Generation и установите Системный конечный файл на
slrealtime.tlc.Соединитесь с целью и, во вкладке Real-Time, нажмите Run on Target.
Ваша модель будет затем автоматически создана, развернута и выполнена на цели. В зависимости от вашей целевой полосы пропускания потоковой передачи вам, вероятно, придется сократить количество сигналов, переданных в режиме реального времени от цели до хоста - компьютера.
Ссылки
1. М. Сирринкайон, М. Пуччи, Г. Витале. Конвертеры степени и AC электрические диски с линейными нейронными сетями. Нажатие CRC, 2012
2. Техническое руководство № 1 Прямое управление крутящим моментом – самая усовершенствованная дисковая технология AC в мире, ABB 2011
3. Т. Вильди, Г. Сибилл. Électrotechnique (4-й выпуск). Les Presses de l’Université Laval, 2005.