- •Моделирование систем электропривода в simulink (matlab 7.0.1)
- •Содержание
- •1.1.1.2Моделирование процессов пуска – реверса при заданном начальном значении тока возбуждения
- •1.1.1.3Моделирование процессов пуска – реверса при начальном нулевом значении тока возбуждения
- •1.1.2Модернизированная модель двигателя постоянного тока
- •1.1.2.1Моделирование реактивного момента нагрузки
- •1.1.2.2Виртуальная модель двигателя постоянного тока dpt
- •1.1.2.3Примеры моделирования с использованием модернизированной модели двигателя dpt
- •1.2.1.1.3Преобразователь двухфазной системы в трёхфазную
- •1.2.1.1.2Преобразование трёхфазной в двухфазную систему
- •1.2.1.1.4Вращающаяся система координат
- •1.2.1.1.5Использование пространственного вектора при математическом описании рабочих процессов в машине переменного тока
- •1.2.1.1.6Выводы
- •1.2.1.2Обобщенная асинхронная машина
- •1.2.1.2.1Описание в абсолютных единицах
- •1.2.1.2.2Описание в относительных единицах
- •1.2.1.2.3Выводы
- •1.2.1.3Определение параметров схемы замещения асинхронной машины по данным каталога
- •1.2.2Исследование модели асинхронного двигателя в Simulink
- •1.2.2.1Виртуальная модель асинхронного двигателя в SimPowerSystems
- •1.2.2.2Моделирование пуска – реверса асинхронного короткозамкнутого двигателя при прямом включении в сеть
- •1.2.3Исследование модернизированной модели асинхронного двигателя в Simulink
- •1.2.3.1Модернизация виртуальной модели асинхронного двигателя
- •1.2.3.2Моделирование пуска – реверса с применением модернизированной модели асинхронного двигателя
- •1.2.4Разработка структуры асинхронного двигателя в Simulink
- •1.2.4.1Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором в произвольной системе координат
- •1.2.4.2Структура асинхронного двигателя в относительных единицах
- •1.2.4.3Структура асинхронного двигателя в абсолютных единицах
- •1.2.4.4О преобразователях координат
- •1.3Нереверсивные тиристорные преобразователи
- •1.3.1Двухфазный тиристорный преобразователь
- •1.3.2Нереверсивный мостовой трёхфазный тиристорный преобразователь
- •1.3.3Нереверсивный нулевой трёхфазный тиристорный преобразователь
- •1.4Реверсивные тиристорные преобразователи с совместным управлением
- •1.4.1Реверсивный двухфазный тиристорный преобразователь с совместным управлением
- •1.4.2Реверсивный трёхфазный тиристорный преобразователь с совместным управлением
- •1.4.3Реверсивный трёхфазный тиристорный преобразователь с совместным управлением по нулевой схеме
- •1.5Реверсивные тиристорные преобразователи с раздельным управлением
- •1.5.1Модель логического переключающего устройства
- •1.5.2Модель датчика состояния тиристоров
- •1.5.3Модель переключателя характеристик (полярности сигнала)
- •1.5.4Реверсивный двухфазный тиристорный преобразователь с раздельным управлением
- •1.5.5Реверсивный трёхфазный тиристорный преобразователь с раздельным управлением
- •1.6Транзисторные широтно-импульсные преобразователи для управления двигателями постоянного тока
- •1.6.1Симметричный способ управления
- •1.6.2Несимметричный способ управления
- •1.7Преобразователи частоты (автономные инверторы)
- •1.7.1Разомкнутый способ реализации шим
- •1.7.2Замкнутый способ реализации шим (токовый коридор)
- •2Электроприводы постоянного тока
- •2.1Разомкнутые
- •2.1.1Автоматическое управление в функции времени
- •2.1.2Автоматическое управление в функции скорости
- •2.1.3Автоматическое управление в функции тока
- •2.2Замкнутые нереверсивные
- •2.2.1Тиристорные электроприводы
- •2.2.2Транзисторные электроприводы
- •2.3Замкнутые реверсивные
- •2.3.1Тиристорные электроприводы с совместным управлением по нулевой схеме включения
- •2.3.2Тиристорные электроприводы с раздельным управлением
- •3Разомкнутые электроприводы переменного тока
- •3.1Мягкие частотный пуск и остановка асинхронного двигателя
- •4Частотно-токовый электропривод с векторным управлением
- •4.1Общие положения
- •4.2Математическое описание векторного управления двигателем
- •4.3Оптимизация и имитационное исследование в Simulink контура тока
- •4.3.1Расчёт параметров регулятора тока при идеальном источнике тока
- •4.3.2Исследование влияния насыщения регулятора, квантования сигнала токовой обратной связи по уровню и времени
- •4.3.3Исследование влияния реальных свойств преобразователя частоты на статические и динамические свойства контура тока
- •4.4Оптимизация и имитационное исследование в Simulink контура потока
- •4.4.1Расчёт параметров регулятора потока при идеальном источнике тока
- •4.4.2Исследование влияния насыщения регулятора, квантования и задержки сигнала обратной связи, способа реализации источника тока
- •4.5Оптимизация и имитационное исследование в Simulink контура скорости
- •4.5.1Расчёт параметров регулятора скорости при идеальном источнике тока
- •4.5.2Исследование влияния насыщения регуляторов, квантования и запаздывания сигнала обратной связи
- •4.5.3Исследование влияния способа реализации источника тока (инвертора)
- •4.6Имитационное моделирование структуры электропривода переменного тока с векторным управлением
- •4.6.1Моделирование в Simulink при реализации инвертора с широтно-импульсным управлением
- •4.6.2Моделирование в Simulink при реализации инвертора с релейным управлением
- •4.6.3Моделирование структуры электропривода с векторным управлением с выводом тока статора в неподвижной системе координат
- •5Виртуальный электропривод переменного тока с векторным управлением
- •5.1Разработка на основе инвертора с широтно-импульсной модуляцией
- •5.1.1Реализация источника питания инвертора в виде батареи
- •5.1.2Реализация источника питания инвертора в виде выпрямителя
- •5.2Разработка на основе инвертора с релейным управлением
- •5.2.1Реализация источника питания инвертора в виде батареи
- •5.2.2Реализация источника питания инвертора в виде выпрямителя
- •Моделирование систем электропривода
1.4.2Реверсивный трёхфазный тиристорный преобразователь с совместным управлением
На рисунке 1.118 изображена схема модели тиристорного преобразователя с совместным управлением. Для управления тиристорными мостами использована модернизированная 6-пульсная СИФУ с линейно нарастающим опорным напряжением 6 SIFU LM.
Рисунок 1.118 – Схема модели реверсивного трёхфазного мостового преобразователя с совместным управлением (Fig1_118)
Рисунок 1.119 – Результаты моделирования процесса отработки ступенчатого задающего сигнала Uz=±10В
Рисунок 1.120 – Напряжения и токи первой и второй вентильных групп при отработки задания по рисунку 1.119
Питание вентильных групп выполнено через отдельные реакторы. Начальный угол управления задан 90 градусов. Ограничение уравнительных токов производится реакторами Series RLC Branch1 и Series RLC Branch2. Напряжение управления ±10В. Для ограничения скорости нарастания и спада задающего сигнала Uz использован задатчик интенсивности Rate Limiter 1 с возможностью установки требуемой интенсивности.
На рисунке 1.119 показаны результаты моделирования процесса отработки ступенчатого воздействия ±10В. Напряжение на нагрузке Un с задержкой, обусловленной дискретностью управления, нарастает. Ток нагрузки нарастает в соответствии с постоянной времени цепи нагрузки до заданного значения. В момент времени 0,2с происходит смена полярности задающего напряжения, напряжение и ток нагрузки реверсируются. Анализ диаграмм напряжений и токов отдельных вентильных групп (рисунок 1.120) показывает, что токи отдельных выпрямителей существенно не превышают тока нагрузки.
На рисунке 1.121 показан процесс отработки гармонического воздействия треугольного характера.
Рисунок 1.121 – Отработка гармонического треугольного воздействия
Токи выпрямительных групп (рисунок 1.122) существенно не превышают тока нагрузки.
Рисунок 1.122 – Напряжения и токи выпрямительных групп при отработке треугольного гармонического воздействия
1.4.3Реверсивный трёхфазный тиристорный преобразователь с совместным управлением по нулевой схеме
Модель реверсивного трёхфазного нулевого тиристорного преобразователя представлена на рисунке 1.123. Схема модели реализована на универсальном трёхфазном мосте, в качестве СИФУ использованы 6 SIFU LM. В настройках 6 SIFU LM выключена кнопка в строке Double pulsing, установлены начальный угол управления 90 градусов и длительность импульсов управления 10 градусов. К выходным клеммам «+» и «–» подключены уравнительные реакторы, между общей точкой которых и нулевой шиной включена нагрузка. Специфика управления такой комплектации реверсивного преобразователя состоит в том, что для управления катодной группы вентилей мостового преобразователя требуются только сигналы g1, g3, g5 первого СИФУ 6 SIFU LM1 и для управления анодной группы – g2, g4, g6 второго СИФУ 6 SIFU LM2. Отбор нужных сигналов произведён с помощью демультиплексоров с последующим объединением в стандартную шину g, используемую для управления Universal Bridge.
Рисунок 1.123 – Реверсивный трёхфазный тиристорный преобразователь с совместным управлением по нулевой схеме включения (Fig1_123)
Рисунок 1.124 – Результаты моделирования процесса отработки синусоидального входного воздействия
На рисунке 1.124 показаны диаграммы входного синусоидального сигнала Uz, ток и напряжение на нагрузке. При необходимости можно посмотреть диаграммы выходных токов и напряжений каждого выпрямителя с помощью осциллографов Scope 1 и Scope 2.
