4.6Имитационное моделирование структуры электропривода переменного тока с векторным управлением
4.6.1Моделирование в Simulink при реализации инвертора с широтно-импульсным управлением
Теоретическая часть, связанная с математическим описанием асинхронного двигателя в режиме векторного управления и разработкой структуры, представлена в подразделе 4.2. Используем структуру, представленную на рисунке 4.2, для реализации модели асинхронного двигателя AKZ в схеме на рисунке 4.51.
Рисунок 4.269 – Схема модели электропривода с векторным управлением (инвертор с широтно-импульсным управлением) (Fig4_51)
Рисунок 4.270 – Схема модели структуры асинхронного двигателя при векторном управлении с широтно-импульсным управлением инвертора
Схемы моделей, показанных на рисунках 4.51 и 4.52, содержат контуры тока, потока и скорости с теми параметрами, которые были определены при оптимизации и исследованиях в подразделах 4.3…4.5.
Основная цель данных исследований убедиться в том, что спроектированные контуры в условиях действия внутренних возмущений, связанных с работой двигателя, выполняют функции стабилизации тока: заданные токи по осям х и у не зависят от поступающих возмущений.
Задание частоты вращения осуществляется двумя блоками Speed1 и Speed2 путём подачи напряжения от 0,01В до 10В. Управление частотой вращения двигателя начинается после окончания переходного процесса в контуре потока 0,02с. В соответствии с выбранным коэффициентом обратной связи по скорости задающему напряжению 10В соответствует частота вращения 100 1/с.
Задание нагрузки производится блоками
Moment1 и Moment2
в натуральных единицах (Нм), так как
модель вычисляет электромагнитный
момент в Нм. Характер момента определяется
индексом входа:
– реактивный момент сопротивления, Та
– активный.
Магнитный поток задаётся блоком Flux и задан значением 8В, что соответствует, при выбранном коэффициенте обратной связи, 0,8Вб.
Р
246
Проведём исследование привода на минимальной частоте вращения с воздействием реактивного момента сопротивления номинального значения 7,66Нм. Результаты моделирования представлены на рисунках 4.53 и 4.54. Различие в результатах на рисунках 4.53 и 4.54 в очерёдности наложения и сброса нагрузки.
Рисунок 4.272 – Результаты моделирования пуска-реверса на 0,1 1/с с учётом внутренних возмущений, поступающих на контуры токов
Выводы:
поток сохраняет заданное значение при воздействии возмущений со стороны работающего двигателя;
двигатель пускается и реверсируется с нагрузкой и без неё. развивая среднюю скорость ±0,1 1/с. При сбросе нагрузки привод развивает скорость 1,307 1/с, которая восстанавливается за время менее 0,02с. При увеличении нагрузки скорость падает до нулевого уровня и восстанавливается за время около 0,03с. Время реверса под нагрузкой сравнительно большое 0,07с;
пульсации потока заметно не проявляются в связи с большой постоянной в контуре потока;
пульсации момента около 3-х Нм, пульсации частоты вращения заметны, но их можно не учитывать;
все задания отработаны чётко.
На рисунках 4.55 и 4.56 продемонстрированы переходные режимы пуска-реверса двигателя с чередованием реактивной нагрузки в 7,66Нм с холостым ходом, полученные в результате моделирования структуры, представленной на рисунке 4.51.
Рисунок 4.273 – Результаты моделирования пуска-реверса на 50 1/с с учётом внутренних возмущений, поступающих на контуры токов
Анализ результатов моделирования позволяет сделать выводы:
двигатель чётко пускается и реверсируется под нагрузкой и без неё. Последствия возмущений по нагрузке ±1,2 1/с отрабатываются полностью;
возмущения, поступающие в контур тока Isy не отрабатываются полностью регулятором тока. Следствием этого является непостоянство пускового момент, а следовательно пускового тока. На рисунке 4.56 при реверсе пусковой момент изменяется от минус 52,28Нм до минус 48,8 Нм. Таким образом, при реализации инвертора с широтно-импульсной модуляцией контур тока по оси у полностью своих функций не выполняет;
контур потока возмущения отрабатывает полностью;
Рисунок 4.274 - – Результаты моделирования пуска-реверса на 50 1/с с учётом внутренних возмущений, поступающих на контуры токов
однако, не смотря на указанные замечания, электропривод можно эксплуатировать, так как частота вращения отрабатывается без погрешностей;
следует отметить, что полученные переходные характеристики при «большом» управлении достигнуты в результате подбора уровней ограничения интеграторов всех регуляторов. Уровень ограничения подбирался при максимальном возмущении по нагрузке 7,66Нм. Что бы убедиться в правоте этих утверждений, необходимо провести моделирование с уровнями ограничения интеграторов ±10В.
Для демонстрации работоспособности привода при задании скорости ±100 1/с проведено моделирование при задающем воздействии ±10В. Результаты моделирования представлены на рисунках 4.57, 4.58.
В заключение исследования влияния внутренних возмущений на контуры токов и реализации инвертора с широтно-импуьсным управлением делаем вывод о пригодности разработанной структуры для реализации электропривода.
Рисунок 4.275 – Результаты моделирования пуска-реверса на 100 1/с с учётом внутренних возмущений, поступающих на контуры токов
Рисунок 4.276 – Результаты моделирования пуска-реверса на 100 1/с с учётом внутренних возмущений, поступающих на контуры токов