1.7.2Замкнутый способ реализации шим (токовый коридор)

При построении электропривода переменного тока часто используется замкнутый способ реализации ШИМ. Этот способ иллюстрирует модель на рисунке 1.153. Здесь за счет отрицательной обратной связи по току и релейного элемента (Discrete PRM Generator) ток в нагрузке пульсирует около заданного значения. Амплитуда и частота пульсаций определяется параметрами R, L активно-индуктивной нагрузки и шириной петли гистерезиса релейного элемента eps. Часто такой способ ШИМ называют «токовым коридором». При реализации «токового коридора» инвертор представляет собой источник тока, а управление электрической машиной в этом случае относится к частотно-токовому.

Рисунок 1.153 – Схема модели «токового коридора» (Fig1_153)

Устройства управления инвертором должны реализовать способ, который обеспечил бы удовлетворение двух основных требований, предъявляемых к системе преобразователь – нагрузка:

– минимальные потери и минимальные пульсации тока в нагрузке, обусловленные воздействием первой и высших гармоник;

– минимальные потери в элементах преобразователя.

Эти требования противоречивы. Так как для улучшения качественных показателей работы нагрузки следует повышать несущую частоту, а для уменьшения потерь в преобразователе ее следует уменьшать; кроме того, двусторонняя энергетическая связь требует добавочных переключений в преобразователе. Компромисс в удовлетворении отмеченных требований находится на основании анализа электромагнитных процессов и потерь в преобразователе.

Схема модели на рисунке 1.153 отличается от выше рассмотренной наличием обратной связи по току нагрузки и блоком управления преобразователем Discrete Relay Generator, специально разработанного для формирования «токового коридора». Схема модели блока Discrete Relay Generator приведена на рисунке 1.154.

Рисунок 1.154 – Схема модели блока Discrete Relay Generator

Блок состоит из двух функционально несвязанных частей: первая формирует трёхфазный синусоидальный задающий сигнал по току, параметры которого задаются в окне настройки (рисунок 1.155); вторая часть является релейным регулятором, выходные сигналы которого u1, u3, u5 и u2, u4, u6 используются непосредственно для управления преобразователем.

Рисунок 1.155 – Окна настройки блоков Discrete Relay Generator и Universal Bridge

В окне настройки блока Discrete Relay Generator задаются следующие параметры:

• ширина петли гистерезиса релейного элемента в амперах ±eps=±1А;

• интервал дискретности Sample Time 5 микрос;

• амплитуда задающего синусоидального токового сигнала в А и частота в Гц.

В отличие от прежних настроек блока Universal Bridge параметры Tf и Tt увеличены и составляют значения 2,5 и 5 микс соответственно.

Блок Select1A осуществляет форматирование сигналов управления в соответствии с нормативами по управлению блока Universal Bridge.

Временная диаграмма работы (рисунок 1.156) получена путем моделирования процессов на небольшом промежутке времени (0,005с). В верхней части диаграммы показаны задающие токовые сигналы трёх фаз, а в нижней – результат отработки задания, отличающийся тем, что ток в фазах начинает изменяться от нулевого значения и в активно-индуктивной нагрузке не может мгновенно достичь заданного значения. При желании импульсы управления u1, u3, u5 и u2, u4, u6 можно разнести на отдельные окна, тогда детали импульсов управления будут наблюдаться чётче.

Рисунок 1.156 – Временная работа при реализации замкнутого принципа управления

На рисунке 1.157 показаны результаты моделирования при реализации замкнутого принципа управления («токового коридора»). На рисунке приведено напряжение фазы А и токи всех фаз. При необходимости можно вывести на экран любое напряжение – фазное или линейное.

Рисунок 1.157 – Результаты моделирования при реализации замкнутого принципа управления