2.1.3Автоматическое управление в функции тока
На рисунке 2.9 представлена схема модели реостатного пуска двигателя постоянного тока в функции тока.
Рисунок 2.166 – Схема модели пуска в функции тока двигателя (Fig2_9)
За основу принята схема привода, приведённая на рисунке 2.1. Управление в функции тока ведёт логическая схема, модель которой представлена на рисунке 2.10.
Рисунок 2.167 – Схема модели логического устройства управления в функции тока двигателя (Subsystem 1)
Основным параметром настройки является ток переключения, до которого снижается пусковой ток. Ток переключения (100А) вводится как параметр блока Compare To Constant2 (см. рисунок 2.11).
Рисунок 2.168 – Окно ввода тока переключения 100 А
Для динамического торможения при выключении электропривода используется отдельный резистор r3. Временные диаграммы пуска в функции тока повторяют приведённые на рисунке 2.4 и 2.6. При исследовании пуска с большим числом пусковых ступеней необходимо блок Subsystem1 доработать.
2.2Замкнутые нереверсивные
2.2.1Тиристорные электроприводы
На рисунке 2.12 показана разработанная схема модели тиристорного электропривода по структуре 3 [7] (двухконтурная с подчинённым регулированием параметров).
Рисунок 2.169 – Схема модели нереверсивного тиристорного электропривода (Fig2_12)
Внешним контуром является контур обратной связи по скорости. Задающий сигнал скорости через фильтр Transfer Fcn поступает на сумматор Sum3, сравнивается с сигналом обратной связи по частоте вращения, и разность поступает на вход ПИ-регулятора скорости PI Controller1. Выходной сигнал регулятора скорости через блок ограничения Saturation Dynamic задаёт ток двигателя. Максимальное значение ±10В, задаваемое в блоке PI Controller1, соответствует предельному значению тока двигателя. Дополнительное уменьшение максимального выходного напряжения регулятора скорости осуществляет контур зависимого токоограничения PreLookup, Interpolation (n-D).
Для реализации контура необходимо иметь дополнительную информацию по используемому двигателю, что бы построить зависимость предельного (пускового) значения тока от частоты вращения. Полученный график разбивается на линейно–ломанные отрезки и координаты точек перегиба вводятся в окна настроек блоков PreLookup, Interpolation (n-D), показанные на рисунке 2.13.
Рисунок 2.170 – Окна настроек блоков PreLookup, Interpolation (n-D)
В блок PreLookup вносятся частоты вращения точек перегиба, а в блок Interpolation (n-D) – максимальные выходные напряжения регулятора скорости, которые будут воспроизведены блоком ограничения Saturation Dynamic.
Сумматор Sum2 вырабатывает сигнал разности между задающим и действительным значением тока двигателя, который подаётся на вход регулятора тока PI Controller2. Регулятор тока PI Controller2, тиристорный преобразователь Universal Bridge с управлением (6 SIFU LM1) и двигатель DPT образуют подчинённый (внутренний) контур.
Напомним, что блоки 6 SIFU LM, DPT, PI Controller были модернизированы и не входят в состав библиотеки Simulink. Если двигатель с постоянными магнитами, то необходимо искусственно создать ток возбуждения, равный 1А, и не задавать индуктивность цепи возбуждения двигателя. При этих условиях коэффициент Laf=С=KE·Ф=KМ·Ф и при включении двигателя в сеть магнитный поток будет номинального значения.
На рисунках 2.14 и 2.15 представлены результаты моделирования пуска привода на минимальную частоту вращения.
Рисунок 2.171 –Моделирования пуска на минимальную частоту вращения
Рисунок 2.172 - Результаты моделирования пуска на минимальную частоту вращения (выделена гладкая составляющая с помощью блока усреднения Mean)
На рисунке 2.14 исследуемые параметры: частота вращения W, ток двигателя In и напряжение на двигателе Un представлены так, как они выглядят в действительности при измерении на реальном приводе. Если необходимо убрать пульсации и вести исследование по «гладкой» (усреднённой) составляющей, то последовательно с исследуемым сигналом включить блок усреднения Mean (рисунок 2.15).
Особенностью этого исследования (рисунок 2.16) является снижение пускового тока по мере роста частоты вращения двигателя. Максимальное значение пускового тока около 200А имеет место до частоты вращения 50 1/с. Пуск протекает вяло и длится примерно 0,7с. Наиболее полно высокие динамические свойства таких двигателей проявляются на частотах вращения, не превышающих 50 1/с.
Рисунок 2.173 – Результаты моделирования пуска привода на максимальную скорость
Вопросы расчета параметров электропривода и регуляторов в данной работе не рассматриваются, они достаточно подробно представлены в [7].