6Расчет и анализ динамических и статических характеристик автоматизированного электропривода
6.1 Разработка компьютерной (имитационной) модели автоматизированного электропривода
Исследование статических и динамических свойств полученной системы автоматизированного электропривода целесообразно производить путем ее компьютерного моделирования на основании ее математической модели.
Учитывая что насосная установка работает с постоянной нагрузкой и диапазоном D≈2, применим в нашей системе скалярное частотное управление по законуU/f=const.
При скалярном частотном управлении скорость АД регулируется за счет изменения частоты и амплитуды напряжения. Все законы скалярного управления обеспечивают достижение требуемых статических характеристик и используются в электроприводе со "спокойной" нагрузкой.
Моделирование асинхронного электропривода при скалярном частотном управлении можно выполнить на основании функциональных схем с использованием стандартного блока "Асинхронный двигатель".
На основании структурной схемы электропривода при стабилизации напора в рабочем диапазоне частот (рисунок 5.1) составим имитационную модель автоматизированного электропривода, представленную на рисунке 6.1.
В модели используются подсистемы "Преобразователь частоты", "Преобразователь фаз", "Преобразователь координат" и "Определение Мс". Структурная схема модели подсистемы преобразователь частоты" представлена на рисунке 6.2.
Рисунок 6.1 - Имитационная модель автоматизированного электропривода при частотном управлении по закону U/f=constпри стабилизации напора в рабочем диапазоне частот
Рисунок 6.2 - Структурная схема модели подсистемы "Преобразователь частоты" с учетом широтно-импульсной модуляции
На вход подсистемы "Преобразователь частоты" поступают заданные значения частоты f и амплитудыUmпитающего напряжения.
Структурная схема модели подсистемы "Определение Мс", в которой происходит определение статического момента электропривода, представлена на рисунке 6.3.
Рисунок 6.3 - Структурная схема модели подсистемы "Определение Мс"
Действующее значение тока двигателя определяется на основании фазных и координатных преобразований в подсистемах "Преобразователь фаз" и "Преобразователь координат". Преобразования выполняются в соответствии со следующими выражениями:
- преобразование из трехфазной системы координат в двухфазную ("Преобразователь фаз"):
(6.1)
где
i1α,i1β- проекции токов статора в системе координат α-β;
i1a,i1b,i1c- мгновенные значения фазных токов обмотки статора;
- преобразование из неподвижной системы координат во вращающуюся систему координат ("Преобразователь координат"):
(6.2)
где
i1x,i1y- проекции токов статора во вращающейся системе координат х-у;
φ - угол поворота системы координат.
Действующее значение тока определяется из выражения
(6.3)
Структурные схемы моделей подсистем "Преобразователь фаз" и "Преобразователь координат" представлены на рисунках 6.4 и 6.5 соответственно.
Рисунок 6.5 - Структурная схема модели подсистемы "Преобразователь фаз"
Рисунок 6.6 - Структурная схема модели подсистемы "Преобразователь координат"
Для моделирования асинхронного двигателя используется стандартный блок AsynchronousMachineSIUnits, расположенный в разделеMachinesбиблиотекиSimPowerSystems.