Герман-Галкин С.Г. - Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.0 (1057404), страница 33
Текст из файла (страница 33)
л М ' ь Ь (6.6) 3 Р(Фьаьзр 1 ор55а) ) 2 ! М Мн ЙЕ Таблица б.! Фь Фьссьвгв! Фьр =Фаз)пгв5, (6.7) Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Разложим уравнения (6.5) по неподвижным осям. В уравнениях (6.6) значения проекций потока и напряжения на неподвижные оси координат а, 13 связаны между собой за счет датчика положения ротора (ДПР, рис. 6.1). В реверсивных электроприводах ДПР устанавливается таким образом, чтобы пространствснный вектор напряжения был сдвинут на 90 эл.град. относительно пространственного вектора потока.
В этом случае проекции пространственных векторов й,фь на оси а, !3 запишуться в виде; гг . Г и =(! соз(ол+ — ),и =[У яп(пи+ — ), 5а а 2 Р 2 При анализе вводятся относительные переменные. В к . В качестве базовых величин принимаются: и, и„ 3 и =,Гги =(!а, ! = — ', вз = — "=РЮ„. М = — РФь! . о В относительных всличинах уравнсния (6.6) с учетом (6.7) запишутся в виде: где относительныс персмсншяе и параметры опрсделены выражениями: Модель вентильной машины, составленная по уравнению (6.8)„ представлена на рис.
6.3. Моделирование осуществлено для двигателя ДБМ150-4 — 1.5 — 3. Данные двигателя приведены в Приложсеиии. Базовые значения переменных н относительныс параметры машины привсдсны в табл. 6.1. Результаты моделирования показаны на рис. 6.4. Блоком 81ср задавался скачок относительного входного сигнала равным сдини- 51 це. При этом относитслыьая скорость холостого хода в машино зна- ~ 1 1 чительно меньше расчетной величины вз = — = — = 0,125 . Это 8 Р свойство ВМ обсуждается далее. С точки зрения динамического звена ВМ близка по своим характеристикам к машине постоянного тока. Синх онные алект оп иве ы (6.9) И5 ~515 ~5 5 О~515 + У 0 ° (6.10) Й, 11 + ~5 +О ~'51д О' ~0 (6.11) 3 М = — РФ 1, Ч' 51 О 1 — =М вЂ” М н ~ Компьютерное моделирование полулроводниковых систем Рис. 6.3.
Модель ВМ в неподвижной системе координат Рис. 6.4. Переходные процессы в ВМ по моменту и скорости 6.4. Мояеаь вентиаьной машины во вращающейся системе кооряинат При анализе вентильной машины обычно используется вращающаяся со скоростью вращения ротора система координат. Связь между вращающейся (й1, д) и неподвижной (а, ~3) системами координат аналогична рассмотренной в гл.
5. '5 к, = 15 не, 15 = 1'„совет+ 15а з)п гоп 1', =15асозол — 15, 51п оэт, — /м тм 1' =155 Е 15 =1дСОзтат-1551ЛУ[ 1Р=15СОзал+1хв1ПСО! При переходе к вращающимся координатам уравнение электрического равновесия (первое уравнение системы 6,5) преобразуется к виду: Разложив результирующие вектора электромагнитных переменных состояния по осям 51' и д, получим скалярное описание машины. При этом ось Ы.совмещается осью потока ротора (рис.
6.2).. 1~ к 111 ~510 + 5 'О~515 с(т где принято й, =ик+ 1и„, 15 =1'„+11,, Ф =Ф . о Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Синх онные элект оп иво ы При анализе вводятся относительные переменные. В качеств базовых величин принимаются: В относительных величинах уравнения (6.10) запишутся в виде — — й,, й„= ~ +Т вЂ”" — БТ >',, к — '+ат> +в — к и ид >>+Т5 (6.12) — Ыо>„, Т вЂ” "' =и> — >и т=Т л — Н > >Г где относительные переменные и параметры опредслсны выражениями: Рис. 6.5.
Модель ВМ во вращающейся системе координат Й й= —, с>, о> М вЂ” о>ь2з Й= —, >»= — Т = к ь ь ~5 2 М„ "Ис 6 6. Переходнь>е процессы в ВМ по моменту око рос~и и по продольной составляющей тока Синх онные элект оп иво ы зьк 396 Компьютерное моделирование полупроводниковых систем В реверсивных электроприводах обычно сигнал задается толька по оси д. Модель ВМ во вращающейся системе координат приведена и рнс. 6.5.
Эта модель построена по уравнениям (6.12). Результать, моделирования приведены на рис. 6.6. Переходные процессы в ма. шине по скорости и моменту практически совпадают с результатамн моделирования в неподвижной системс координат. На рис. 6.6 пока зан процесс по току Т„. Наличием этого тока объясняется специфик~ процессов в ВМ в переходных и установившихся режимах работы Ток Т является током по продольной оси, он не создает момен. та, но в достаточной степени влияет на поток и соответственно ва скорость и на общий ток потребления машины.
Причиной появления этого тока является постоянная времени 7' в цепи статора машины и взаимные перекрестные связи между каналами. Этот вопрос рассматривается ниже применительно к реальным системам, где учитываются не только параметры ВМ, но и параметры канала с датчиком положения ротора. Остановимся коротко на реализации элементов вентильнай машины: датчиков положения ротора и преобразователей координат. 6Л.
йатчики яояожения ротора и яреобразоватеяи координат В 70-х — 80-х годах разрабатаны, изготовлены и в дальнейшем широко использованы при построении электроприводов многопалюсные бесконтактные моментные двигатели (дБМ) [3,4). данные этих двигателей помещены в Приложении. Специально для ннх вы пускались датчики положения ротора типа ВТ, данные которы ых также приведены в Приложении. Эти датчики по существу явля лись многополюсными вращающимися трансформаторами 1редух тасины), число полюсов которых было согласовано с числом пол олюсов ДБМ.
В системах электропривода датчики ВТ используютс" обычно в режимах с амплитудной либо фазовай модуляцией. й. Ня рис, 6.7 показана схема с амплитудной модуляцией. Напряжение с генератора несущей частоты подастся на обмотку возбуждения ия ВТ льной Напряжения на вторичных обмотках ВТ являются синусоидальн и косинусоидальной функцией угла поворота двигателя. Демоду ля. торы 1ДМ1„ДМ2) совместно с фильтрами Ф!,Ф2 отфильтровыва а>от несущую частоту. Наконец, умножители выполняют роль преобразователя координат, они преобразуют вращающуюся систему координат в неподвижную в соответствии с выражениями 16.9). Для вьщеления полезного сигнала на выходе демодуляторов обычно включены фильтры для устранения несущей частоты и выделения сигнала, несущего информацию об угле поворота ротора двигателя.
Модель рассмотренной схемы представлена на рис. 6.8. Модель содержит генератор высокой частоты (О), блоки, реализующие угол поворота вала двигателя (грд — -ш1 ), и все остальные блоки в соответствии со схемой (рис. 6.7). В первом блоке ЯпЬзуз1еш (%Т) построена модель вращающегося траансформатора. Модель этого блока показана на рис. 6.9. В следующем блоке ЯпЬзуя1еш реализован демодулятор (РМ), модель которого показана на рис. 6.10.
В качестве фильтров используются апериодические звенья. "Ис. вЛ. Схема с амплитудной модуляцией Синх онные злект оп иво ы Рис. 6.10. Модель ДМ Рис. 6.9. Модель ВТ ' 6.11. Результаты моделиров са плитудной модуляцией Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Рис. 6.8. Модель схемы с амплитудной модуляцией Здесь Результаты модслирования представлены на рис.
6.11. представлены; П напряжение на выходс ВТ (%Т оць); П напряженно на выходе дсмодулятора (РМ оцн); П напряженно на выходе фильтра (Р111г ось); П напряжение на выходс всей схсмы (БЬ). Слсдуст обратить вниманнс ца то, что налнчис фильтра на выходс дсмодулятора сдвигает фазу сигнала. Эта принципиальная особснность всех вснтильных машин должна всегда учитываться при построснии элсктропривода. Синх онные элект оп иво ы О 22 Т = — =— 2го„4~Д„ (6.14) 81пвн1 Соввн1 ж уу(ущт) = утят, +1 ~ф+ -'т;', (6.1э) ф где (е = отсцтоТ„,.
Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Более простая схема, которая достаточно часто используется я элслтропрнводс, показана на рис. 6.12. Здесь роль ПК выполня модулятор (М) совместно с ВТ. В отличие от предыдущей схем, здесь отсутствует возлюжность управления по оси Ы. Рис. 6.12. Упрощенная схема с амплитудной модуляцией Вариант с фазовой модуляцией показан на рнс. 6.13. В этой схеме генератор несущей частоты вырабатывает два сдвинутых па фазе на 90' синусоидальных сигнала несущей частоты. Вращающийся трансформатор вместе с умножителем выполняют роль фазовращателя.
Демодуляторы работают в фазовом режиме, выделяя в виде напряжения разницу фаз между гснератороля и фазавращателсм. При фильтрации высокочастотной составляющей с выхода демодулятора ва всех рассмотренных схемах (заметнм, что на выходя двухполупериодного демодулятора имеются только четные гарме. ники несущей частоты, рис. 6.!1) сдвигается фаза низкочастотного сигнала. Физически это приводит к тому, что элсктраляагнитине координаты д и ч ВТ вместе с М, ДМ и Ф (выделены штриховой линней на рис.
6.2) оказываются сдвинутыми на некоторый угол я сторону отставания относительно координат 4 д ротора. Опреде лим этот угол, воспользовавшись частотной характеристикой филь тра. Если в качестве фильтра использовано апсриодическос звен ' но, то его частотная характеристика имеет вид Обозначив коэффициент подавления второй гармоники несущей частоты через 22, определим постоянную апериодического фильтра на выходе двухполупсриодного демодулятора: Следует подчеркнуть, что значения („, приведенная в технических характеристиках на ВТ, иногда может оказаться недостаточной для реализации технических требований к элсктроприводу. В этом случае приходиться увеличивать („, что, впрочем, допускается по техническим условиям. Ниже такой случай будет показан на конкретном примере.
Кроме того, можно выбрать и рассчитать более сложный фильтр на выходе демодулятора. Рис. ис. 6.13. Схема с фвэовой модуляцией Синя онные элект оп иво ы Компьютерное моделирование полупроводниковык систем б.б. Модепь вентияьной машины во вращающейся системе коореинат с учетом заяазяывания в канаяе ВТ-йМ-ф Уравнения синхронной машины во вращающейся системе коор динат получены выше (уравнение 6.12). Эти уравнения составлены для самой машины, онн не учитывают влияние запаздывания в ка. нале ВТ-ДМ-Ф. Для учета этого влияния определим напряжения нтп и, в системс координат Ы',т)', тогда в относительных величи.
нах получим: и„=в„совшТе — и ыошТ„, и =и соашТ +илз|пшТе, (6.15) где Т„=ш,т . Модель вентильной машины представлена на рис. 6.14 а. Модель содержит собственно синхронный двигатель и блок ЯпЬзуз1епз, учитывающий запаздывание в канале ВТ вЂ” ДМ-Ф, содержание этого блока такжс показано на рис. 6.14 б. Моделирование осуществлено для двигателя ДБМ150-4 — 1.5-3 и датчика положения ротора типа ВТ60. Базовые значения переменных и относительные параметры двигателя приведены в табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
