Герман-Галкин С.Г. - Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.0 (1057404), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Виртуальная модель электропривода с ШИП Описание этих блоков было дано выше при рассмотрении элсктропривода с управляемым выпрямителем. Переходные процессы «в малом» приведены на рис. 4.29. Специфика ШИП в этой модели проявляется в характере переходного процесса по люменту. Виртуальные модели, как об этом уже упоминалось, целесообразно использовать для исследования электромагнитных и энергетических характеристик. С этой целью анализируются переходныс процессы «в большом», включаюппзе расчетные режимы работы электрической машины в системс электропривода.
На рис. 4.30 представлены переходные процессы по моменту и скорости «в большом», содержащие режим пуска с выходом системы на ограничение, режим холостого хода и режим при номинальной нагрузке. Электромагнитные процессы по перечисленным выше токам представлены на рис. 4.31, Они являются основой выбора и проектирования широтно-импульсного преобразователя. В данной модели реализован ШИП на МОБГЕТ-транзисторах (блок МОЯРЕТ Элект оп иве ы постоянного тока В„авала гэ х 1т ка З так ь к Компьютерное моделирование полупроводниковых систем ' т'я Ъ ьЯтт1 Рис.
4.29. Переходные процессы «в малом» в электроприводе с ШИП щук Ы Рис. 4.30. Переходные процессы «в большом» в электроприводе с ШИП и ва.'" ' ф ви . 4.31. Электромагнитные переходные процессы 8 алектроприводе с ШИП Вт)т)цте, рис. 4.28), Необходимо отметить одну специфику блока силовых преобразователей.
Токи, которые люжно измерить, являются токами всего СТК, состоящего из оконечного силового транзистора и встречно-параллельного диода. Следует при этом заметить, что в силовых модулях, которые в большом количестве имеются иа рынке, эти элетиенты уже конструктивно соединены, и ток, полученный при моделировании, является током, на которьш и нужно выбирать модуль. Мгновсиныс токи в силовом модуле показаны на рис. 4.32. Они получены с помощью блока Мц!йпте~ет способом, который рассмотрен ранее (тзь 3).
Компьютерное моделирование полупроводниковых систем ГЛЛЗА ~) Рис. 4.32. Мгновенные токи в силовом транзисторном модуле 1Г3 5а Ебгг 'тоеох 1ьосл Тосе уоопсооо Негр ~0ьИ6~ 1 А "Г'пгРР $ гЯгн1 Опгхегяа~ Впада 3 аггпа оооо ь' 200 Ф у 001 002 003 00 Обобщенная асинхронная машина показана на рис.5.1. Она содержит трехфазную обмотку на статоре и трехфазную обмотку на роторе. Обмотки статора и ротора подключены к симметричным трехфазным источникам напряжения. Математическое описание такой машины базируется на известных законах.
Уравнения равновесия э.д.с. на обмотках статора и ротора базируется иа втором законе Кирхгофа. аие 5.1. Обобщенная асинхронная машина 1 Для статора: Для ротора: — о ° + л И~ил л лл с/ил„ и„= Я„1„+ ~я с1уь пь ь'ь + Ж (5.1) са1ль и, =я~'+ —, л лл сй с! ус ис ~~с~с + с» и, =я,~,+ сди, й 5.1. Математическое описание обобщенной асинхронной мамины [14, 25, 26, 32, 35] Компьютерное моделирование полупроводниковых систем В уравнениях (5.!) фигурируют мгновспныс напряжения, токи „ потокосцеплсния статора и ро.гора, а также активныс сопротивлс, ния обмоток. Обычно обмотки выполняются симметричными, „ поэтому Л =к =Кс=11в — активное сопротивление статорной сб л в мотки, е„= и„= Ь' = Л, — активное сопротивление роторной обмотка Вторым используемым законом является закон Ампера, кото, рый связывает потокосцеплсния обмоток с токами, протекающикв, по обмоткам: Для статора (5.2 а) Чтв ~мгл~1~в~в~~вс'с~~тв~ ~!'и'в+в ~ ° Чтс = ттл'л + 1вл'в + вссвс + 1с/„" ссвь втлл .
Для ротора Чт„ = в;л'л + л в'в + с'с + Чт =св ' +виА1+ввс'с+вв' "1в'в+сьЧ Чт = л;л~л + вл ввв + влс~с + сл Л + тМв + 1лд, (5.2 о) Третьим законом, лежащим в основе анализа, является вторвЧ закон Нщотона — закон равновесия моментов на валу машины: (5.3) ./ — "' =М вЂ” Мв, л'г где ~ (кГМ') — момент инерции на валу машины, учитыва юшлй инерционность как самой машины, так и приведенной к к вая1 инеРпионности Рабочего механизма и РедУктоРа, са„, (~Уса ) абочега угловая скорость вала машины, ктл (Нм) — момент раб механизма, приведенный к валу, в общем случае он может быть функцией скорости и угла поворота.
Удивительно симметричныс уравнения для определения потокосцеплений показывают, что потокосцепление каждой обмотки зависит от токов во всех обмотках; эти зависимости проявляются через взаимоипдукцию. В уравнениях (5.2) ь „~„в, г,с ь„., г,в, 1.„являются собственными индуктивностями соответствующих обмоток, все остальные — взаимоиндуктивностями между соответствуюшями обмотками. Асинх онные алект оп иво ы Наконец, четвертым и последним законом, лежагпим в основе анализа машины, является закон, сформулированный Ленцем, как правило левой руки. Этот закон связывает вскторныс величины момента, потокосцепления и тока: (5.4) и = й(Ч7Х!') Следует сразу подчеркнуть, что, несмотря на полное и строгое математическое описание, использование уравнений (5.1) — (5 4) для исследования машины встречает ссрьезныс трудности.
Псречислиги основныс: (.3 в уравнениях (5.3 и 5.4) фигурируют векгорныс величины, а в уравнениях (5.1 н 5.2) скалярные; !!количество взаимосвязанных уравнений равно 16, а количество коэффициентов — 44; (.в коэффициенты взаимоиндукции между обмотками статора и ротора в уравнениях (5.2) являются функцией угла поворота ротора относительно статора, то есть уравнения (5.2) являются уравнениями с переменными коэффициентами; (.в уравнение (5.4) является нелинейным, так как в нем перемножаются переменные. На пути упрощения математического описания асинхронной машины, да и вообще всех машин переменного тока, удивительно удачным и изящным оказался метод пространственного вектора 114), который позволил существенно упростить и сократить вышеприведенную систему уравнений; метод позволяет связать уравнения (5.!в 5.4) в единую систему с векторными переменными состояния. Суть Ч метода состоит в том, что мгновенные значения симметричных трех- 1 фазных переменных состояния (напряжения, токи, потокосцепления) $ можно математически преобразовать так, нтобы они были представлены одним пространственным вектором.
Это математическое пре- -% образование имеет вил (например, для тока статора); 2 '= †+й! +а(), 3 (5. 5) 2л лв где а = е ', й' = е ' — векторы, учитьпающие пространственное смеще- 2п 2тг ние обмоток, 1 =2 совая ! — У сов(гоà — ) в — т сов(сот+ 3 3 денна онные эпект оп иао ы е т'Ч7 й5 '~1 + к 5 й =)кГ+ — я, ИЧ7 я яя (5.7) Чтя ~я'я + ке(О)'я Ч7 = 2е (В)С' + 7,,1', — Чтя 5 я 5 +.Щ,Чтя ИЧ7 йя = Иял„+ — я+ Яго — го)Ч7„ Чта 5 5 + ~1л~я' Чтя ~„~й + 7я~я, получим: 1 Компьютерное моделирование полупроводниковых систем трсхфазная симметричная система токов статора. Подставив в урав. пения (5,5) значение мпювснных токов, найдем ыатсмжическое описана пространственною вектора статорною тока: 2 ! 2тг 2л Т = — у (совам+а ' сов(тот- — )+е ' сов(сл+ — ))=/ее' '.
(56) 3 "' 3 3 На рис, 5.2 представлена геометрическая интерпретация про. странственного вектора тока — это вектор на комплексной плос. кости с модулем (длиной) 1,, врашаюшийся с угловой скорость® то в положительном направлении. Проекции вектора Т на фазные осн А, В, С определяют мгновенные токи в фазах. Аналогична пространственными векторами можно представить все напряже. ния, токи н потокосцспленпя, входящие в уравнения (5.1), (5.2), Теперь можно переходить к упрощению уравнений. Рис. 5.2. Пространственный вектор тока Шаг первый. Для преобразования уравнений (5.1) в мгновенны' значениях к уравнениям в пространственных векторах умножпм ' иа 2 на выражения: первые уравнения на —, вторыс — на — а, третьи 3' 3 2-~ "'огл' на — о, — и сложим раздельно для статора и ротора.
Тоги 3 где У.к, (я — собственные индуктивности статора и ротора, 7,,„(0)— взаимная индуктивность между статором и ротором. Таким образом, вместо двенадцати уравнений (5.1)-(5.2) получено лишь четыре уравнения (5.7). Шаг второй. Переменные коэффициенты взаимной индукции в уравнениях для потокосцеплсний (5.7) являются результатом того, что уравнения равновесия эдс для статора записаны в неподвижной системе координат, связанной со статором, а уравнения равновесия эдс для ротора записаны во вращающейся системе координат, связанной с ротором.
Метод пространственного вектора позволяет записать эти уравнения в единой системе координат, вращающейся с произвольной скоростью гак. В этом случае уравнения (5.7) преобразуются к виду: где та = рта, р — число пар полюсов в машине. В уравнениях (5.8) все коэффициенты являются величинами постоянными, имеют четкий физический смысл и могут быть определены по паспортным данным двигателя, либо экспериментально.
Шаг третий. Этот шаг связан с определением момента. Момент в уравнении (5.4) является векторным произведением любой пары векторов. Из уравнения (5.8) следует, что таких пар Асинк онные элект оп иве — гУЧ55 5 55 — У г~/5 гУУ вЂ” гУЧ7я ~~, = т У + — '+ У(а, — Уе)Ч7Я„ гУУ Чг5 — лк 55 + л,„гя, Ч7Я = л;„г, +. ЯУЯ, ге =1 МогУ(Ч7 х г,), (5.12) — гУи гг'и гУУ 3 М = — рЕе М~гУ(~ г ), (5.9) 3 М = — р МогУ(Ч75 хг ), менные состояния, М = — р/гя МогУ(Ч75 х~',). 3 2 ная скорость ротора, 5 Угоь Ти = — — от- Мь 5 .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
