Интегральной части регулятора
При этом звенья 11 и 12 схемы рис.4.3 исключаются. В цепочке рис.4.5. выполняется соотношение RC = TИ, значение ЭДС определяется равным входному сигналу моделируемого регулятора u.9, емкость С шунтирована стабилитроном VD с пороговой ЭДС Е0, соответствующей
Е0=Uу.max-u10,
где Uу.max – уровень ограничения сигнала управления; u10 – выходной сигнал пропорциональной части регулятора. Значение рассчитанной пороговой ЭДС передаётся программному модулю, отображающего функционирование стабилитрона. Напряжение ёмкости, снятое с помощью датчика напряжения, представляет сигнал управления uВЫХ.12 в модели системы управления (см. рис. 4.4). После снижения сигнала uC+u10 до значения Uу.max нелинейный элемент VD исключается из процесса вычислений и значения переменных возвращаются в линейную область. Можно отметить, что в Matlab-Simulink [17] не удаётся учесть описанную особенность функционирования регулятора с помощью звеньев из имеющихся библиотек. Потребуется включение в модель mdl специальных блоков, программируемых пользователем.
На рис. 4.6 представлены расчётные диаграммы тока и частоты вращения якоря в процессе пуска электропривода с параметрами fC = 50 Гц, UC_max = 310 В, RC = 0.01 Ом, LC = 0.001 Гн, RD = 0.17 Ом, LD = 0.01 Гн,JD = 0.125 кг∙м2, сФ = 1,2 В·с. Они соответствуют физическим представлениям о функционировании данной системы электропривода.
Рис. 4.6. Расчётные диаграммы тока и частоты вращения якоря
двигателя постоянного тока при пуске системы ТПН-ДПТ
6. ПРИМЕРЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРОПРИВОДАХ
Рассмотрение характерных случаев применения математического моделирования для анализа переходных процессов в электроустановках с вентильными преобразовательными устройствами позволяет лучше осознать значение отдельных составляющих математического описания и особенности его реализации. Рассматриваемые примеры различаются по мощности объектов, типам схем и решаемым задачам.
6.1. Анализ влияния пусковых токов асинхронного
двигателя на устойчивость инверторного режима
электропривода постоянного тока
Автоматизированные электроприводы постоянного тока чувствительны к колебаниям напряжения питания при работе в инверторном режиме, особенно, при параллельном подключении к одному фидеру преобразователя напряжения электропривода и мощного асинхронного электродвигателя, пуск которого сопровождается значительными бросками тока и подсадкой напряжения сети. На рис. 6.1. показана схема силовых цепей подобной системы, а на рис. 6.2 – качественная диаграмма исследуемого процесса.
Кроме асинхронного двигателя, силовая часть содержит три подцепи: питающую сеть (С), трансформатор (Т) и преобразователь напряжения на тиристорах с нагрузкой в виде активно-индуктивной цепи с противо-ЭДС. Все подцепи, кроме вентильного преобразователя, не меняют конфигурацию при протекании переходных процессов. Пример демонстрирует возможность расчёта процессов в сложной схеме по частям и практическое применение уравнений (5.7), которые обеспечивают отображение совместного функционирования разнородных объектов, включая применение алгоритмов воспроизведения переключений вентильной схемы.
При использовании электропривода постоянного тока с электродвигателем 2ПФМ мощностью 26 кВт индуктивность якоря составляет 0,7 мГн, а активное сопротивление – 0,037 Ом. Индуктивность и активное сопротивление опыта короткого замыкания трансформатора, приведённые к вторичной обмотке, составляют 0,1 мГн и 0,032 Ом. Числа витков первичной и вторичной обмоток трансформатора: w1=380, w2=270. Параметры асинхронного электродвигателя МТ-63-10 на 60 кВт приведены ранее (см. п. 2.3). Индуктивность и активное сопротивление фазы питающей сети составляют 0,1 мГн и 0,02 Ом. Сопротивления связи величиной 400 Ом практически не сказываются на рабочих нагрузках.
Рис. 6.1. Схема силовых цепей системы электроприводов ТП-ДПТ