Диссертация (Энергоэффективное прямое управление моментом асинхронных тяговых электродвигателей), страница 14

Даннаямодель включет в себя управление двумя осями тележки тепловоза ТЭМ9Н отодного инвертора. В модели присутствует модель асинхронного двигателя, модель95системы прямого управления моментом, со всеми ей функциональными блоками(таблицапереключения,блоквычисленияфазовогосектора,релейныерегуляторы). В системе реализован в упрощеном варианте блок логики заданияпотокосцепления статора БЛЗП. Здесь БЛЗП контролирует режим разгона ТЭП,уровеньнагрузкинаАТД,производитпостоянноесравнениеуровнейтрадиционного и энергоэффективного задания потокосцепления статора длякорректного перехода к традиционному заданию потокосцепления статора приухудшении условий сцепления колес локомотива с рельсами.31.5Integrator2M12-ZIntegrator31s1s-K-Ua UalfaUbUc Ubeta-K-P 3/1IaIalfaIbIcIbetaP 3/2IS_A_R_MClock10Constant1-K-IS_AD126Ias4.413.1Step1Transfer _PZ-CTorqueConstant3H_phiH PhiH_TeH TeIn31PZSwitchC_3 Transfer _PZ3Sector0Lookup_OSLAB1PZ40.001083ZAD_M_USK-0.0251sa1+0.025VckSwitch5a2Switch6Ld1Satur_MZ11|u|Flux sector seeker1Ibr40000In8Rr1-1ImBdTerminator11Reu-K-Flux anglesectorSwitch3Jd4000000Cd0.000972Integrator1 Satur_MZ3Switch1BokM12-Z1IarLs1Lr1>=-K-IS_MAGIcr0.026027Jk1I1alVk1Terminator7LdJdCdMk2Reu1.05ImScope6Product9Wr_dJk2MdPkDkTerminator12MrTerminator13Dk-1CripdWd/dtJk1Pk|u|-K-Product8Terminator6BdI1bet98000Faz_PsScope1Vk2Mk1Terminator8110Jk2WMod_PsBok110Terminator140.001sTransfer _PZ2Scope2288F1betIn7Terminator1MokCok0.92Terminator16In6Lm1Terminator31PZ3PZ2ScopeMcdCr602.3333333F1al0.0264Switching table1Terminator15PZ12MIn5R1US_Aa6300000Cok0.02926Regulators1PZ1Terminator2wdBr8000000F2alf aIn4F2bet0a53p1emuGatesFlux_estProduct1Vr1_2_lokBr1IS_Ccred1Cr1SwitchC_1Flux0.3s+1MUCTorque_estClock32s+1PTerminatorMcr750.5Terminator3wrMuMu1MTerminator9IcsSwitchB_11Constant45390000PZ5IS_AcredIbsIn2ProductJrJr10.5In1Switch_A11VpFt1Mechanical PartF1-F11/sIntegrator7 S2Derivative2-K-1/sdu/dtIntegrator6Clock203.6Constant226IS_A1Terminator28Switch_A2In14.41Terminator23wrTerminator48000MuMcrMu2-K-2s+1P1Transfer _PZ1H_TeH TeGatesp2emu0.02926Regulators2Lookup_OSLAB2Sector+0.025a4500>=1Switch40.00003Transfer _Reg_V21|u|sectorLr2ReIm-1Flux sector seeker2Mod_Ps1Jd1Cd1Terminator21Iar0.026027Jk3Terminator10IcrJdVk2Scope5Mk1Terminator26CdMk2Product12Terminator24BdCrip1dWd/dtTerminator19Faz_Ps1ReImJk1Scope9Product13Wr_d110Jk2Jk4D2uVk1Terminator25Ld40000Bd1IbrW|u|Bok2884000000F1betRr2-K-Scope7110u-K-Flux angleTerminator5MokCok0.92Ld1F1alIn7In8Scope3McdCr60Bok12.3333333In60.000972Satur_MZ2Integrator4Switch2Cok1In5Lm20.001083ZAD_M_USK1Ls21sBr8000000M1F2bet0.0264Switching table2Terminator20PZ9PZ8a3IS_C1F2alf aR2US_A1PZ10PZ7Cr2MIn4Flux_estProduct3-0.025Br2300000Terminator30SwitchC_23FluxPZ6wd75IcsIn3UC1H PhiTorque_estTerminator22MTerminator27Terminator29SwitchB_21-CTorqueH_phiIbsIn21Product21390000PZ11Vck1JrJr2IasMd122000PkTerminator17Pk11.05DkMrTerminator18Dk1-1VpFt1Mechanical Part1Scope8Рисунок 4.2 Комплексная модель с упрощенной механической частьюДетализированная модель механической части тепловоза с составом [53]разработана при участии специалистов лаборатории Вычислительной механикиБГТУ под руководством проф.

Д.Ю. Погорелова. В данной модели учтеныосновные конструктивные узлы гибридного маневрового тепловоза ТЭМ9Н, накотором реализованы наиболее быстрые алгоритмы упраления моментомасинхронныхтяговыхдвигателейАД917УХЛ1прирегулировании96потокосцепления статора. На рисунке 4.3 предстален общий вид модели тепловоза.На рисунке 4.4 более подробно представалена тележка ТЭМ9Н.Рисунок 4.3 Общий вид модели тепловоза ТЭМ9Н в программном комплексе«Универсальный механизм»Рисунок 4.4 Общий вид модели тележки ТЭМ9Н в ПК «Универсальныймеханизм»На базе БГТУ специалистами лаборатории вычислительной механики созданпрограммный комплекс «Универсальный механизм», с помощью которого97появилась возможность реализовывать механическую часть в виде моделимеханической с развитым графическим интерфейсом.

Данная модель позволяетприблизить процесс моделирования тягового электропривода максимально креальным условиям эксплуатации. Также использование модели, реализованной набазепрограммногокомплекса«Универсальныймеханизм»,имоделиэлектрической подсистемы электропривода, разработанной в программномкомплексе Matlab/Simulink, позволяет более точно и полно исследовать процессыторможения и тяги ТЭП.При создании Людиновским тепловозостроительным заводом (ЛТЗ)тепловоза ТЭМ9H рассматривалось два варианта регулирования АТД: совместноев пределах тележки при функционировании двух тяговых асинхронных двигателейот одного АИН, а также индивидуальное при отдельном АИН для каждого АТД.

Вданной работе моделировалось преимущественно индивидуальное регулированиеАТД.Для более подробного исследования динамики процессов в электроприводепри реализации энергосберегающего алгоритма была разработана комплекснаяэлектромеханическая модель тепловоза ТЭМ9Н при объединении с помощьюспециального интерфейса программного комплекса Matlab и «Универсальныймеханизм».Данная электромеханическая модель имеет две подсистемы, механическую иэлектрическую,совмещенныемеждусобойприпомощиспециальныхинтерфейсов. Механическая подсистема модели разрабатывалась в программномкомплексе «Универсальный механизм» (УМ), электрическая в программномкомплексе Matlab и его основной библиотеке Simulink.

Далее рассмотриминтерфейсы сопряжения подсистем комплексных электромеханических моделей.В ПК «Универсальный механизм» предусмотрены уникальные интерфейсыдля объединения электрической и механической подсистемы комплексной модели.Во – первых это инструмент Matlab Import, представленный на рисунок 4.5. Этотподход предполагает, что модель системы управления, созданная в средеMatlab/Simulink, сначала компилируется в динамическую библиотеку (DLL), после98чего реализуется подключение данной библиотеке к подсистеме механическойчасти при помощи возможностей программного комплекса «Универсальныймеханизм». При помощи специального Мастера связи с внешними библиотеками,имеющегося в ПК «Универсальный механизм», реализуется подключениединамической библиотеки от Matlab/Simulink. Процесс моделирования движенияпривода протекает при этом в ПК «Универсальный механизм» [96].Рисунок 4.5.

Совмещение подсистем электромеханической модели при помощиинструмента Matlab ImportВо – вторых, это инструмент CoSimulation, принцип работы которогопредставлен в общем виде на рисунке 4.6. Здесь подразумевается, что в модельэлектрической подсистемы, разработанной в ПК Matlab/Simulink, встраивается Sфункция (формируемой в ПК «Универсальный механизм»), представляющая собойотдельный блок, реализующий механическую часть комплексной модели.СпециальныйМастер«Универсальныйэкспортамеханизм»вимеющийсяMatlab/Simulink,формируетm-файливспомогательные файлы для работы комплексной модели [96].всевПКнеобходимые99Рисунок 4.6.

Совмещение подсистем электромеханической модели при помощиинструмента CoSimulationС помощью двух вышеприведенных механизмов (инструментов) можнореализовать двухстороннее совмещение подсистем между программнымикомплексами Matlab и «Универсальный механизм». При применении Matlab ImportестьвозможностьимпортированиявПК«Универсальныймеханизм»электрической подсистемы, модель которой разработана в Matlab/Simulink, исоответственно весь процесс моделирования динамики перемещения выполняетсяв ПК «Универсальный механизм». При применении механизма CoSimulationреализуется экспорт механической части, модель которой разработана в ПК«Универсальный механизм», в Matlab/Simulink.

Механическая часть в этом случаебудет представлена в Matlab одним типовым блоком S-функции, и моделированиидинамики процессов будет уже реализовываться на базе ПК Matlab. Механическаяподсистема принимает от электрической подсистемы сигнал электромагнитногомомента, а уже из модели механической подсистемы в электрическую передаютсяскорости роторов двигателей, скорость локомотива и сигналы остальных датчиков,необходимые для управления тяговым электроприводом, а также другиенаблюдаемые координаты (силы, скорости, перемещения), которые требуетсяанализировать или фиксировать на измерительных приборах. Обмен данными100между подсистемами может производиться на каждом шаге интегрирования, либос требуемым разрежением [96].Программный комплекс Matlab и, в частности, его основные библиотекиSimulink и SimPowerSystems на сегодняшний день являются одними из основныхинструментов для моделирования процессов, протекающих в полупроводниковыхсистемах управления электроприводами.

Данный ПК имеет серьезную службуподдержки, большое количество справочного материала. С его помощью можнореализовать программы, удобные для использования, как в исследовательскомпроцессе, так и в учебном для студентов. Также Matlab имеет динамичное развитиеи пополняется современными библиотеками для моделирования новых системуправления самыми разнообразными электроприводами. В связи с чем он ужевнедрен в учебный процесс многих ВУЗов и используется на большом количествепредприятий как основной инструмент моделирования динамических процессовэлектропривода.