Повна версія

Головна arrow Інформатика arrow Комп'ютерне моделювання систем електропривода в Simulink

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

РОЗРОБКА НА ОСНОВІ ІНВЕРТОРА З РЕЛЕЙНИМ КЕРУВАННЯМ

Реалізація джерела живлення інвертора у вигляді батареї

Зазначимо основні елементи електроприводу: асинхронний коротко- замкнутий двигун, інвертор (перетворювач частоти), джерело живлення інвертора і схема векторного керування (регулятори, перетворювачі координат і фаз, обчислювач частоти обертання системи координат і частоти інвертора, моделі структурних елементів двигуна, інформація про яких недоступна для прямого або непрямого вимірювання).

На рис. 5.24 приведена схема моделі електропривода з векторним керуванням. Всі складові електроприводу представлені, крім джерела живлення інвертора. Як джерело живлення використаний ідеальний елемент - батарея (акумулятор), здатні віддавати енергію і приймати її.

На рис. 5.25 показані встановлені параметри асинхронного двигуна і трифазного інвертора. Напруга живлення інвертора прийнято 600 В, яке забезпечує елемент VDC. Завдання швидкості забезпечує блок Speed , установка реактивного навантаження здійснюється блоком Torque, а активної - блоком Torque 1. Параметри ланцюгів зворотних зв'язків по частоті обертання і току прийняті розрахунковими.

Схема моделі електроприводу з векторним керуванням (Fig5_24)

Мал. 5.24. Схема моделі електроприводу з векторним керуванням (Fig5_24)

Процес моделювання в даній моделі прийнятий з фіксованим кроком з використанням комбінованої вирішальною програми. Крок моделювання Ts задається у вікні спеціального блоку powergui. У зв'язку з цим форма подання налаштувань блоків моделі спецефичности і в вікні Sample ( Sampling ) Time необхідно вказувати символ Ts або чисельне значення кроку, заданий блоком powergui. Для прискорення вирішення може бути використана процедура Accelerator , яка перед початком моделювання створює додатковий файл, на що використовується час.

Для візуалізації результатів моделювання використовується осцилограф Scope.

Центральним ланкою електроприводу є схема векторного управління, модель якої представлена на рис. 5.26.

Вікна введення параметрів двигуна і інвертора

Мал. 5.25. Вікна введення параметрів двигуна і інвертора

Модель схеми управління приводом Vektor Control

Мал. 5.26. Модель схеми управління приводом Vektor Control

Частина елементів схеми нам вже знайома - це регулятори потоку і швидкості, вікна настройки яких показані на рис. 5.27.

Відмінність цих моделей регуляторів від раніше використаних полягає в застосуванні дискретних інтеграторів та заповненні вікна

Sampling time символом 7s. Основні (все) значення параметрів регуляторів занесені без зміни.

Вікна введення параметрів регуляторів потоку і швидкості

Мал. 5.27. Вікна введення параметрів регуляторів потоку і швидкості

На блок Vector Control (див. Рис. 5.26) від двигуна надходять два сигнали, доступні для вимірювання - трифазний струм статора і частота обертання ротора. Решта сигнали обчислює схема векторного управління. Перш за все, повинна бути обчислена частота обертання координат о) до (частота інвертора) і поточний кут повороту координат у . Цю функцію виконує блок Gamma Calculation , схема моделі якого показана на рис. 5.28.

Блок реалізує два рівняння (4.9) і (4.7). Так як рівняння записані в абсолютних одиницях, а з т діє в схемі в машинних одиницях, то на вході зі т (рис. 5.28) з'явився підсилювач з коефіцієнтом посилення 10. З цієї ж причини з'явився підсилювач на вході / у з коефіцієнтом посилення 1 / 0,66. Кут повороту система координат формує дискретний інтегратор, в схемі управління інтегратором передбачено скидання вихідної напруги інтегратора до нульового рівня при досягненні значення 2 / г.

Далі, регулятори потоку і швидкості виробляють завдання на струм статора двигуна в двох фазах під обертається системі координат. Необхідно перевести завдання в нерухому систему і представити сигнал трифазним. Це завдання виконує блок ху to ABC conversion. В одному блоці поєднані два згадані вище перетворювача (рис. 5.29).

Схема моделі блоку Gamma Calculation

Мал. 5.28. Схема моделі блоку Gamma Calculation

lx *

Мал. 5.29. Схема моделі блоку брешу to ABC conversion

Перетворення йдуть в машинних одиницях, тому масштабні коефіцієнти не вводяться. На виході блоку маємо трифазне завдання на необхідної поточної частоті роботи інвертора. Трифазний сигнал завдання, необхідної частоти і амплітуди струму статора, надходить на релейний блок управління інвертором (регулятор струму) Current Regulator. Вікно установки параметрів релейного регулятора струму показано на рис. 5.30.

Вікно введення параметрів блоку Current Regulator

Мал. 5.30. Вікно введення параметрів блоку Current Regulator

Максимальне значення амплітуди вхідного сигналу завдання будь-якої полярності 10 В. Завдання релейного регулятора струму Current Regulator ± 0,2 У в машинних одиницях (рис. 5.30). Пульсації струму складають близько 0,6 А при частоті, близькій до 2500 Гц.

Вихідні сигнали блоку Current Regulator забезпечують управління шістьма транзисторами інвертора і упаковані в мікропроцесорну шину.

Інвертор відпрацьовує завдання: на обмотках двигуна з'являється напруга і струм. Сигнал зворотного зв'язку по дійсному току статора, квантований і затриманий після обробки на обумовлені раніше значення, надходить на релейний регулятор струму Current Regulator і починає відпрацьовуватися ток статора. Сигнал дійсного значення трифазного струму статора надходить так само на блок ABC to ху conversion , перетворюється в двофазний і перекладається в обертову систему координат. Схема моделі блоку показана на рис. 5.31. Перетворення здійснюються в машинних одиницях.

Так як елементів зворотного зв'язку по магнітному потоку немає, то доводиться ланцюг намагнічування двигуна моделювати за даними розрахунку схеми заміщення. Схема моделі ланцюга намагнічування двигуна представлена на рис. 5.32.

id

Схема моделі блоку ABC to ху conversion

Мал. 5.31. Схема моделі блоку ABC to ху conversion

Схема моделі ланцюга намагнічування двигуна

Мал. 5.32. Схема моделі ланцюга намагнічування двигуна

Модель складена відповідно до вираження (4.10). Єдина відмінність полягає в наявності коефіцієнта зворотного зв'язку, щоб перевести машинний ток Isx в абсолютний. Сигнал, сформований на виході цього блоку, використовується як зворотний зв'язок по потоку в контурі потоку. Квантування і запізнювання, введені в ланцюг зворотного зв'язку, характеризують витрати часу на обрахування моделі з певною точністю.

І, нарешті, останній блок Edit Scope , розміщений в схемі векторного управління приводом Vector Control. Цей блок дозволяє відкрити головне меню графічної діаграми, створюваної в процесі моделювання. Головне меню відкриває всі передбачені Simulink можливості редагування та обробки створеної діаграми. Для виклику меню необхідно до моделювання викликати порожній екран Scope і зробити моделювання. На екрані з'являється зображення результату моделювання і головне меню.

Пуск і реверс приводу з векторним керуванням на ± 100 1 / с з різним порядком дії реактивних навантажень

Мал. 5.33. Пуск і реверс приводу з векторним керуванням на ± 100 1 / с з різним порядком дії реактивних навантажень

Всі попередні обговорення закінчені, переходимо до моделювання. На рис. 5.33 і 5.34 продемонстровані результати пуску приводу з векторним керуванням на номінальну (максимальну) частоту обертання ± 100 1 / с. Привід чітко впорався з поставленим завданням. Зниження пускового моменту при виході на номінальну частоту обертання обумовлено відсутністю запасу по напрузі на инверторе. Потік поводиться нормально, внутрішні обурення істотно не проявляют-

ся. Такий же висновок можна зробити, аналізуючи процеси пуску і реверсу на частоту обертання ± 50 1 / с (див. Рис. 5.35 і 5.36).

Пуск і реверс приводу з векторним керуванням на ± 100 1 / с з різним порядком дії реактивних навантажень

Мал. 5.34. Пуск і реверс приводу з векторним керуванням на ± 100 1 / с з різним порядком дії реактивних навантажень

Пуск і реверс приводу з векторним керуванням на ± 50 1 / с з різним порядком дії реактивних навантажень

Мал. 5.35. Пуск і реверс приводу з векторним керуванням на ± 50 1 / с з різним порядком дії реактивних навантажень

Пуск і реверс приводу з векторним керуванням на ± 50 1 / с з різним порядком дії реактивних навантажень

Мал. 5.36. Пуск і реверс приводу з векторним керуванням на ± 50 1 / с з різним порядком дії реактивних навантажень

Пуск і реверс приводу з векторним керуванням на ± 0,01 1 / с з різним порядком дії реактивних навантажень

Мал. 5.37. Пуск і реверс приводу з векторним керуванням на ± 0,01 1 / с з різним порядком дії реактивних навантажень

Пуск і реверс приводу з векторним керуванням на ± 0,01 1 / с з різним порядком дії реактивних навантажень

Мал. 5.38. Пуск і реверс приводу з векторним керуванням на ± 0,01 1 / с з різним порядком дії реактивних навантажень

Аналізуючи роботу приводу на малій частоті обертання (див. Рис. 5.37 і 5.38), можна стверджувати, що такий електропривод виконує всі функції: чітко формує задану частоту обертання, відновлює задану частоту обертання після збурень по навантаженню (реактивний момент при моделюванні не перевищував номінальне значення ). Розроблений електропривод можна реалізувати, якщо розрахункові операції не перевищуватимуть за часом введених значень і при обробці інформації будуть застосовані АЦП і ЦАП відповідної розрядності.

 
<<   ЗМІСТ   >>