CC BY
3
УДК 621.313.333
Пшеничников Р.А. студент магистратуры Череповецкий государственный университет Российская Федерация, г. Череповец МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ В РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ
Аннотация: рассмотрены четыре вида режима работы. Моделирование производилось в пакете MATLAB/Simulink. Целью моделирования является проверка работоспособности и устойчивости системы управления.
Ключевые слова: моделирование, двигатель, график, режим, работа.
Pshenichnikov R.A.
Master's Degree student Cherepovets State University Cherepovets, Russian Federation SIMULATION OF A VALVE-INDUCTOR MOTOR IN VARIOUS
OPERATING MODES
The summary: four types of operation modes are considered. The simulation was performed in the MATLAB/Simulink package. The purpose of the simulation is to check the performance and stability of the control system.
Key words: simulation, engine, graph, mode, work.
Режимы работы:
1. При работе без достижения ограничений по току, напряжению, частоте вращения.
2. При работе в условиях нехватки питающего напряжения.
3. При работе в условиях ограничения максимальной частоты вращения.
4. При рекуперации в условиях работы блока ограничения напряжения в звене постоянного тока.
Рисунок 1. Разгон двигателя с нулевой частоты вращения до 300 об/мин с максимальным моментом
Источник: автор
По результатам моделирования векторная система управления работает в предполагаемом режиме. Ток по оси q поставлен и равен максимальному амплитудному току для данного двигателя 540 А. Ток по оси d равен нулю, так как на невысокой частоте вращения нехватки напряжения на инверторе не наступает. Токи по осям a,B синусоидальны. За счет большой индуктивности обмотки возбуждения ток ^ нарастает до своего максимума (27А) сравнительно долго, из-за чего разгон первоначально нелинейный, так как момент нарастает вместе с током возбуждения.
Рисунок 2. Разгон двигателя от 1500 об/мин до 2500 об/мин в условиях нехватки питающего напряжения
Источник: автор
На верхнем графике показаны токи по осям d,q , на среднем напряжения в относительных единицах(1.0 - максимальное напряжение инвертора) по осям d,q с выходов регуляторов тока, а также амплитуда суммарного вектора напряжения, на нижнем частота вращения двигателя.
С разгоном двигателя растет его ЭДС, и, соответственно , амплитуда прикладываемого напряжения от инвертора. Начиная приблизительно с 5й секунды осциллограммы, амплитуда суммарного вектора напряжения достигает 0.85(85% от максимального), после чего начинает появляться ток оси d, что замедляет рост напряжения на выходе инвертора) напряжения по оси q начинает уменьшаться). Ток по оси q, создающий момент, сохраняется, двигатель продолжает разгон.
Рисунок 3. Разгон двигателя от 1500 об/мин до 2000 об/мин в условиях ограничения частоты вращения
Источник: автор
В данном эксперименте моделирования ограничение максимальной частоты вращения установлено 2000 об/мин с дельтой в 150 об/мин. Двигатель линейно разгонялся с постоянным моментом, но, начиная примерно с 4.5 секунды графика, частота вращения достигла 1850 об/мин, где начало работать ограничение частоты вращения. По мере повышения частоты вращения задание тока ^ уменьшалось, а так как задание тока возбуждения изменяется пропорционально с током статора, то возбуждения также уменьшался.
Рисунок 4. Смена двигательного режима на генераторный с последующей рекуперацией в звено постоянного тока
Источник: автор
Привод работал на фиксированной частоте вращения в двигательном режиме с мощностью 5 кВт и напряжением питания в звене постоянного тока 540 В. В момент времени 5 с задание момента в системе управления инвертировалось, в результате чего двигатель перешел на генераторный режим, мощность стала отрицательной (-5кВт), напряжение в звене постоянного тока( второй график) начало расти. В момент времени 5.7 секунд напряжение составило 560 В, в результате чего начало работать ограничение напряжения. С последующим ростом напряжения задание тока по оси уменьшалась мощность, отдаваемая приводом. В модели заложен сторонний потребитель на звене постоянного тока мощностью 3 кВт, имитирующий, например, тормозные резисторы. Напряжение в звене постоянного тока ограничилось на уровне 560 В, а мощность привода и стороннего потребителя сравнялись и стали равными 3 кВт.
Вывод. Результаты моделирования подтвердили работоспособность как векторной системы управления, так и предварительной структуры, формирующей задания токов с программной имитацией машины последовательного возбуждения. Проверена работа системы в условиях нехватки напряжения инвертора, ограничения частоты вращения, ограничения максимального напряжения в звене постоянного тока при
рекуперации.
Использованные источники:
1. Козаченко В.Ф., Анучин А.С., Жарков А.А., Дроздов А.В. Цифровое векторное управление вентильно-индукторными двигателями с независимым возбуждением. — М.: Компоненты и технологии, 2004. — вып. 8. — С. 166-172.
2. Кузнецов В.А., Кузьмичев В.А. Вентильно-индукторные двигатели. — М.: Издательство МЭИ, 2003. — 70 с.
3. Ильинский Н.Ф. Вентильно-индукторные машины в современном электроприводе. // Тез. докл. науч.-техн. семинара "Вентильно-индукторный электропривод проблемы развития и перспективы применения".—М.: МЭИ, 1996. — С. 3-4.
4. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока // ГОУВПО Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина.- Иваново, 2008.- 298 с.
