diplom[ishodniki] / До Мигдалёнка / Основной текст

Коэффициент обратной связи по потоку

У

Kоп

Uзп

max

10

11,4.

2

0,877

Передаточные функции регуляторов имеют следующий вид.

Регулятор тока

Б

Т

Rэ (Tэ p 1)

W

( p) W

( p)

0,0091р 1

0,283 31,15

1

,

ртx

ртy

2 Kот п p

0,0321р

Н

р

регулятор потока

и

р

Kот (T2 p 1)

0,596р 1

1

Wрп ( p)

4 Kоп L12 p

й23,28 39

,

0,0256р

р

регулятор скорости

о

т

Wрс

( p)

1 8 p

J K

т

1 0,008p

72,73 9091

1

,

8 p

4 KМ Kос

0,00011p

р

где – малая постоянная времени, = 0,001 с;

п – к

эффициентиусиления преобразователя, п = 51,4;

п

J

– суммарный момент инерции электропривода, J

= 1,7 · J

д

=

з

= 1,7 · 0,038 = 0,0816 кг·м2.

е

Структурнаяосхема модели электропривода будет соответство-

вать структурной схеме, представленной на рис. 3.10. Параметры

Р

настройки

блока

«Асинхронный

двигатель»

представлены

на

У

Т

Н

Б

й

и

Рис. 3.16. Окно настройки параметров блока «Ас нхронный двигатель»

р

о

з

т

о

Рис. 3.1и7. Структурная схема подсистемы «Канал потока»

п

е

Р

У

Т

Н

Б

й

Рис. 3.19. Структурная схема подс стемы блока компенсации БК

и

р

о

т

и

з

о

Рис. 3.20. Структурная схема подсистемы определения потокосцепления

п

и угла поворота осей системы координат

е

Моделировался разгон электропривода до номинальной скорости

с моментом холостого хода Мхх = 5 Н·м с дальнейшим приложением

Рноминального момента Мн = 48,9 Н·м. На рис. 3.21 представлены

У

Т

Н

Б

й

и

Рис. 3.21. Графики перех дных п оцессов при пуске и набросе

нагрузки двига еля 4A160S2У3 векторном управлении

при

3.3. Модел рованиесинхронного двигателя

с постояннымитмагнитами при векторном управлении

Синхр нные двигатели с постоянными магнитами (СДПМ) нахо-

дят шир к е применение в современном электроприводе. Динамиче-

з

ские казатели электропривода на базе СДПМ близки к показателям

с применением двигателей постоянного тока.

ривода

Синхронный двигатель с постоянными магнитами представляет

собойпв нтильный двигатель (ВД) с непрерывным регулированием

щихся осях (q, d). Сформированные таким образом сигналы являются

сигналами обратных связей для соответствующих регуляторов тока.

Сигналы с регуляторов тока преобразуются при помощи обратных

У

преобразований в систему координат αβ и используются для форми-

рования сигналов открывания ключей инвертора.

Т

Поддержание составляющей тока статора по оси d равной нулю

необходимо для обеспечения оптимального режима работы двига-

теля, при котором развивается максимальный моментН. Регулятор

тока по оси q и регулятор скорости образуют систему подчиненного

управления, в которой сигнал с регулятора скоростиБявляется сиг-

налом задания тока.

Функциональная схема системы

векторного управления син-

й

хронным двигателем с постоянными магн тами представлена на

рис. 3.22.

и

р

о

НВ

ЗИ

РС

т

РТ

ПК1

iqr

Uqr

Uαr

ωз

и

dq

СУИ

-

-

АИН

з

Udr

αβ

Uβr

ωр

idr = 0

-

о

iq

iα

ia

пДУ

id

dq

iβ

αβ

ib

abc

αβ

е

ПК2

ПФ1

Р

СДПМ – синхронный двигатель с постоянными магнитами;

НВ – неуправляемый выпрямитель;

АИН – автономный инвертор напряжения;

ДПР – датчик положения ротора;

У

СУИ – система управления инвертором;

ПФ1 – преобразователь фаз;

Т

ПК1, ПК2 – преобразователи координат;

ДУ – дифференцирующее устройство;

РТ – регуляторы тока;

РС – регулятор скорости;

Б

ЗИ – задатчик интенсивности.

Математическая модель электропривода с вентильным двигате-

лем в осях d, q имеет следующий вид:

Н

d 1q

й

U i R

ω

,

1m

1q 1

и

1d

dt

р

u

2d

i

2d

R

d 2d ,

2

о

dt

(10)

M M J

dω

,

M p i ,

т

п 1q

1d

c

dt

и

1d L12i2d ,

1q

L1qi1q ,

2d

L2d i2d ,

з

где Ψ1d, Ψ1q – потокосцепления статора по осям d и q;

о

i2d, Ψ2d – т к потокосцепление ротора по оси d;

i1d, i1q – т ки статора по осям d и q;

R1, R2 – активные сопротивления обмоток статора и ротора;

е

L1d, L1q – индуктивности обмоток статора по осям d и q;

L2d – олная индуктивность обмотки ротора по оси d;

пL12 – наибольшее значение взаимной индуктивности обмоток

статора и ротора;

рп – число пар полюсов;

М, Мс – электромагнитный и статический моменты;

РJ – момент инерции электропривода.

При симметричной магнитной системе ротора, что соответствует

СД с постоянными магнитами,

расположенными на поверхности

di

У

U

i

R L

1q

e;

1m

1q

1

1

dt

Т

e p

Ψ

m

ω k

ω;

п

Н

(11)

M p Ψ

i

k i

;

Б

п

m 1q

1q

dω

M M

й

c

dt

и

В соответствии с системой

(11) может быть получена

уравнен

структурная схема, представленная на

с. 3.23.

о

т

и

з

о

п

Рис. 3.23. Структурная схема СДПМ

е

при симметричной магнитной системе ротора

Р

Данная структурная схема может использоваться для построения

У

Т

Рис. 3.24. Структурная схема системы автоматического управления

скоростью СДПМ при векторном управлении

На рис. 3.24 введены следующие обозначения:

Uзс – напряжение задания скорости;

Uзт – напряжение задания тока;

Wрс – передаточная функция регулятора скорости;Н

й

Wрт – передаточная функция регулятора тока;

Wп – передаточная функция преобразователяБ;

связи

kос, kот – коэффициенты обратной

по скорости и току.

р

Структурная схема на рис. 3.24. может применяться для модели-

рования с помощью программы MatLab с целью определения ди-

о

намических характеристик элект оп ивода. Передаточные функции

регуляторов и двигателя

еализуются

с помощью

стандартного

блока «Передаточная функция» из библиотеки Simulink.

исслед

Для

полного

вания электромагнитных

процессов в

СДПМ при векторном управлении необходимо использовать мо-

з

дель,

построеннуютна основании функциональной схемы

о

(рис. 3.22.). Структурная схема модели представлена на рис. 3.25.

п

е

Р

теки SimPowerSystems. Рассмотрим данный блок подробнее.

Блок является моделью классической синхронной машины с по-

У

стоянными магнитами. В модели не учитывается насыщение маг-

нитной цепи, поскольку такие машины имеют, как правило, повы-

Т

шенный воздушный зазор. Порты модели A, B и С являются выво-

дами статорной обмотки машины. Входной порт Tm

служит для

Н

задания момента сопротивления. На выходном порту m формирует-

ся векторный сигнал, состоящий из 10 элементов:

1–3: токи обмотки статора – isa , isb , isc ;

Б

4–5: проекции токов статора на оси q и d – isq , isd ;

6–7: проекции напряжений статора на оси q и d – Usq ,Usd ;

8: скорость ротора r;

й

9: угол поворота ротора ;

р

10: электромагнитный момент Те.

о

Парамет ы настойкиблока

2

т

1. Resistance R (Ohm) – активн е соп отивление статора R (Ом).

2. Inductances (Ld

(H), Lq (H)) – индуктивности статора по про-

оси

дольной и поперечной

Ld

(Гн), Lq

(Гн).