2.4.3 Трехфазные трансформаторы

В PSIM существуют двухобмоточные и трехобмоточные трансформаторные модули, как показано ниже на рисунке. Они имеют трехстержневые магнитопроводы.

– трехфазный трансформатор (обмотки не соединены) (TF_3F),

– трехфазный Y/Y и Y/ связанный трансформатор (TF_3YY / TF_3YD),

– трехфазный трехобмоточный трансформатор (обмотки не соединены) (TF_3F_3W),

– трехфазный трехобмоточный Y/Y/ и Y// связанный трансформатор (TF_3YYD /TF_3YDD)

– трехфазный четырехобмоточный трансформатор (обмотки не соединены) (TF_3F_4W)

Рисунок:

Характеристики:

Параметры	Описание
Rp (primary);	Сопротивление первичной/вторичной/третичной обмотки, Ом
Rs (secondary);
Rt (tertiary)
Lp (pri. leakage);	Индуктивность рассеяния первичной/вторичной/третичной обмотки, Гн (от первичной)
Ls (sec. leakage );
Lt (ter. leakage)
Lm (magnetizing)	Индуктивность намагничивания, Гн
Np (primary);	Число витков первичной/вторичной/третичной обмотки
Ns (secondary);
Nt (tertiary)

На рисунке “P”, “S”, “T” относятся к первичной, вторичной и третичной обмотке. Все сопротивления и индуктивность относятся к первичной или первой первичной обмотке. Трехфазные трансформаторы моделируются так же как и однофазные.

2.5 Другие элементы

2.5.1 Операционный усилитель

Идеальные операционные усилители ОУ (op.amp.) моделируются с использованием элементов силовой цепи, как показано ниже.

Рисунок:

где

; - напряжения на неинвертирующем и инвертирующем входе,

- выходное напряжение,

- коэффициент усиления ОУ. ( устанавливается равным 100),

- выходное сопротивление ( устанавливается равным 80 Ом)

Характеристики:

Параметры	Описание
Voltage V+	Верхний уровень источника напряжения на ОУ
Voltage V-	Низший уровень источника напряжения на ОУ

Различие между OP_AMP и OP_AMP_1 или OP_AMP_2 состоит в том, что для OP_AMP базовое заземление соединено с землей питания, тогда как в OP_AMP_1 и OP_AMP_2 базовое заземление доступно и может быть “плавающим” (то есть не соединено с землей питания).

Следует заметить, что схема ОУ OP_AMP подобна схеме компаратора. Для ОУ: инвертирующий вход – в верхнем левом углу, а неинвертирующий –в нижнем левом

Для компаратора все наоборот.

Пример: Схема повышения коэффициента мощности

Ниже показана схема повышения коэффициента мощности. Здесь имеется внутренняя обратная связь по току и внешняя - по напряжению. Пропорционально-интегральные регуляторы обратных связей реализованы с использованием ОУ.

2.5.2 Блок dv/dt

Блок dv/dt имеет ту же функцию, что и дифференциатор в цепи управления, кроме использования в схеме питания. Выходной сигнал блока dv/dt равен производной входного напряжения по времени и вычисляется по формуле:

,

где и - входные напряжения текущего и предыдущего такта, - такт моделирования.

Рисунок:

2.6 Модуль электропривода

Модуль электропривода - это дополнительный модуль к основной программе PSIM. Он обеспечивает машинные модели, модели механической загрузки для исследований системы привода.

2.6.1 Электрические машины

2.6.1.1 Электрические машины постоянного тока

Изображение и параметры машин постоянного тока следующие

Параметры	Описание
(armature)	Сопротивление обмотки якоря, Ом
(armature)	Индуктивность обмотки якоря, Гн
(field)	Сопротивление обмотки возбуждения, Ом
(field)	Индуктивность обмотки возбуждения, Гн
Moment of Inertia	Момент инерции машины,
(rated)	Номинальное напряжение на зажимах якоря, В
(rated)	Номинальный ток якоря, А
(rated)	Номинальная механическая скорость, об/мин
(rated)	Номинальный ток возбуждения, А
Torque Flag	Выходной флаг для электромагнитного момента
Master/Slave Flag	Флаг для ведущего/ведомого режимов (1: ведущий; 0: ведомый)

Когда флаг вращающего момента установлен на 1, то электромагнитный момент, созданный машиной, будет сохраняться в выходном файле для вывода на экран.

Машина устанавливается или в ведущий или в ведомый режим. Если система состоит из одной машины, то необходимо установить ее в ведущий режим. Если же система состоит из двух и более машин, то в ведущем режиме будет работать только одна из них, а остальные - в ведомом режиме. То же самое применяется к механико-электрическому блоку сопряжения, который рассматривается далее.

Машина в ведущем режиме упоминается как ведущая, и она определяет опорное направление механической системы. Опорное направление определяется направлением от вала ведущей машины к остальной части механической системы, как показано ниже:

В данной механической системе слева располагается ведущее устройство, а справа - ведомое устройство. Следовательно, опорное направление механической системы задано слева направо вдоль механического вала. Кроме того, если опорное направление входит в элемент с точечной стороны, этот элемент проходит вдоль него, а в другом случае он противоположен этому направлению. Например, Load 1 (Нагрузка 1), Speed Sensor 1 (Датчик скорости 1) и Torque Sensor 1 (Датчик вращающего момента 1) проходят вдоль опорного направления, а Load 2, Speed Sensor 2, Torque Sensor 2 противоположны ему.

Далее предполагается, что механическая скорость положительна, когда ток якоря и ток возбуждения ведущей машины больше нуля.

На этом основании, если датчик скорости проходит вдоль опорного направления механической системы, то положительная скорость, произведенная ведущей машиной, даст на выходе положительный датчик скорости. В другом случае, датчик скорости на выходе будет отрицателен. В вышеуказанном примере скорость ведущей машины положительна, и значит Speed Sensor 1 будет положителен, а Speed Sensor 2 - отрицателен.

Опорное направление также определяет взаимодействие механической нагрузки с машиной. В данной системе есть два постоянных механических вращающих момента с амплитудами T_L1 и T_L2. Load 1 проходит вдоль опорного направления, а Load 2 противоположна ему. Поэтому T_{L1 -} нагрузочный момент Load 1, приложенный к ведущей машине, а T_L2 - нагрузочный момент Load 2.

Работа машины постоянного тока описывается следующими уравнениями:

где , , , - напряжения и токи якоря и обмотки возбуждения, - противо-эдс, - механическая скорость в рад/с., - развиваемый ЭМ момент, - момент нагрузки.

Противо-эдс и ЭМ момент могут быть выражены как:

где - взаимная индуктивность между обмоткой якоря и обмоткой возбуждения. Эту величину можно вычислить, основываясь на расчетных условиях эксплуатации:

Отметим, что график магнитной зависимости принимает линейный вид. Насыщенность во внимание не берется.

Пример: Электродвигатель постоянного тока с постоянным моментом

На схеме изображен электродвигатель постоянного тока с постоянным моментом нагрузки . Так как нагрузка проходит вдоль опорного направления механической машины, то - нагрузочный момент, приложенный к машине. Кроме того датчик скорости проходит вдоль опорного направления. Это даст на выходе положительную скорость.

Моделирование формы тока якоря и скорости показаны справа.

Пример: Мотор-генератор постоянного тока

На схеме изображена установка мотор-генератор постоянного тока. Электродвигатель установлен в ведущий режим, а генератор – в ведомый. Моделирование тока якоря электродвигателя и напряжения генератора показывает переходный процесс при запуске.