Блок асинхронного двигателя

Рис. 3.9. Блок асинхронного двигателя.

На рисунке 3.9. изображен блок асинхронной машины, который работает или в генераторном или в двигательном режиме. Режим работы описывается знаком механического момента (положительный для двигателя, отрицательный для генератора). Электрическая часть машины представлена моделью четвертого порядка и механической частью системой второго порядка. Все электрические переменные и параметры относятся к статору.

Блок измерения параметров двигателя.

Измеряет токи статора, скорость ротора и момент на валу двигателя.

Рис. 3.10. Блок измерения

3.4. Описание работы модели

Модель, представленная на рисунке 3.2., состоит из следующих блоков:

• Система автоматического регулирования;

• Блок питания двигателя

• Модель двигателя;

• Модель вентиляторной (насосной) нагрузки;

• Модель трубопроводов.

Система автоматического регулирования

Система автоматического регулирования представляет совокупность блоков управляющих двигателем и отрабатывающих возмущения. Она представлена на рис. 3.11.

Рис. 3.11. Система автоматического управления.

В этом блоке сигнал от задатчика интенсивности поступает на апериодическое звено. Оно фильтрует сигнал с датчика и сглаживает сигнал задания по скорости. Затем сигнал поступает на блок ограничения, в котором он “ограничивается”. Выходом блока ограничения является сигнал задания по частоте. В цепь обратной связи включен блок P_zad, который задает постоянное значение давления, поддерживаемого в системе. Это значение сравнивается с сигналом от датчика давления (P_izm) и формируется ошибка управления. Блок Step (ступень) предназначен для того, чтобы схема включалась после разгона двигателя, т.е. через 3 сек. Далее следуют несколько блоков представляющих собой ПИ - регулятор.

Блок питания двигателя

Этот блок, представленный на рис. 3.12, состоит из нескольких самостоятельных блоков: источника постоянного напряжения, генератора импульсов, ШИМ генератора, ШИМ инвертора.

Рис. 3.12. Блок питания двигателя.

Модель двигателя

Представляет собой стандартный блок Simulink, в который вносятся рассчитанные параметры двигателя. Это модель асинхронного двигателя мощностью 160 кВт.

Модель вентиляторной нагрузки

Состоит из двух блоков и моделирует сопротивление вращению на валу двигателя от насоса [рис.3.13]. Здесь коэффициент:

(3.5)

Рис. 3.13. Модель вентиляторной нагрузки.

Модель трубопроводов

Представляет собой совокупность блоков, которые моделируют сопротивления движению жидкости в трубопроводах [рис. 3.14.].

Рис. 3.14. Модель трубопроводов

Среди этих блоков есть также два блока Step, которые задают сигнал возмущения. Верхний дает сигнал на повышение давления через 3 сек., а нижний на понижение, через 5 сек.

4. Результаты моделирования

Переходные процессы, полученные в результате моделирования, представлены на рис. 4.1. Двигатель разгоняется до заданной скорости, равной 314 рад/с, за 1,8 сек. Через 2 секунды включается регулятор скорости (ПИ-регулятор). Входами регулятора скорости является заданное давление и измеренное с помощью датчика давления Rosemount 3051S, расположенного в трубопроводе.

Спустя 3 секунды имитируется повышение давления на 5%. В этот момент скорость вращения уменьшается на 15% от заданной. Как видно из графика момент на валу двигателя также снижается на 23% от номинального значения. Динамическое отклонение составляет 7%. Данное возмущение отрабатывается системой за 1,8 сек.

Спустя 5 секунды имитируется понижение давления на 10%. В этот момент скорость вращения увеличивается на 8% от заданной. Как видно из графика момент на валу двигателя также увеличивается на 15% от номинального значения. Динамическая отклонение составляет 8%. Данное возмущение отрабатывается системой за 2,1 сек.

Рис. 4.1. Графики переходных процессов