6.2. Математическая модель вентильного двигателя
В основу построения математической модели вентильного двигателя положено математическое описание статорной цепи синхронного двигателя с постоянными магнитами, записанное в системе координат, вращающейся с синхронной скоростью [Л.1, стр. 122]:
где
- скорость двигателя,
- ЭДС вращения,
-
потокосцепление обмотки статора от
потока постоянных магнитов. Поскольку
рассматривается двигатель с неявнополюсным
ротором, в котором вектор потокосцепления
направлен по оси d
вращающейся системы координат d-q,
то
=
fd,
fq=0.
Благодаря этому электромагнитный момент
описывается
выражением
.
На основании этих формул построена структурная схема вентильного двигателя во вращающейся системе координат, соответствующая структуре вентильного двигателя, приведенной на рис. 26. Синхронный двигатель получает питание от преобразователя частоты, управляемого током. Инвертор представлен апериодическим звеном с коэффициентом kи и постоянной времени Ти. Вид структурной схемы инвертора, содержащей перекрестные связи, получился в результате записи входного и выходного напряжений в виде пространственных векторов.
6.3. Расчетная модель системы регулирования скорости с вентильным
двигателем
Расчетная
схема, представленная на рис. 29 включает
в себя расчетную схему синхронного
двигателя, соответствующую рис. 28 с той
разницей что расчет выполняется в
действующих, а не амплитудных значениях
переменных. Поэтому коэффициент,
связывающий электромагнитный момент
с проекцией вектора тока по оси q,
определен как
Элементы синхронного двигателя, включая токовые контуры, выделены на схеме желтым цветом. Предусмотрена возможность выполнять регулятор скорости пропорциональным или пропорционально-интегральным. Сигнал задания скорости может подаваться на вход регулятора скорости непосредственно или через задатчик интенсивности.
Разработанную модель предполагается использовать в лабораторной работе. Для того, чтобы иметь возможность исследовать влияние нагрузки на работу привода, на физической модели предусмотрена нагрузочная машины того же типа, что и исследуемый двигатель. В рассматриваемой математической модели для этого используется модель второго вентильного двигателя, скорость которого задается равной скорости двигателя, а управляющим воздействием является сигнал задания проекции тока статора нагрузочной машины по оси q. Модель нагрузки выполнена, как субсистема и показана на рис.30. При определении момента нагрузки учитывается момент потерь вращения, значение которого определено экспериментальным путем. Есть возможность подавать на двигатель активный момент нагрузки, не используя модель нагрузочной машины.
На рис.31 для обсуждения показана модель бесщеточного двигателя постоянного тока (заимствована из Demos SimPowerSysttms). Её особенность состоит в том, что выходной сигнал регулятора скорости воздействует не на вход контура тока и затем – на вход узла ШИМ, а на напряжение регулируемого источника постоянного тока на входе инвертора. Такое построение системы управления вентильным двигателем требует дополнител.ьного обсуждения
Рис.
29. Расчетная модель системы регулирования
скорости с вентильным двигателем
Рис.30. Модель нагрузочной машины (субсистема к рис.29)