ПЗ (1230990), страница 8
Текст из файла (страница 8)
f1 – частота сети;
Iн – номинальный ток статора;
р – количество пар полюсов.
Взаимная индуктивность определяется
, (3.6)
где 
– индуктивность рассеяния статора.
Зная взаимную индуктивность можно определить индуктивность ротора из выражения
, (3.7)
где 
– индуктивность рассеяния ротора.
На рисунке 3.3 представлены установленные параметры трехфазного инвертора. Напряжение питания инвертора принято 2800 В, которое обеспечивает элемент VDC. Задание скорости обеспечивает блок Constant speed, установка нагрузки осуществляется блоком Ms. Схема блока представлена на рисунке 3.4.
В блоке действует уравнение сопротивлению движения на двигателе
(3.8)
где W – сопротивление движению на ободе колеса;
i – передаточное отношение редуктора.
Рисунок 3.3 – Окно ввода параметров инвертора
Рисунок 3.4 – Модель блока Ms
Блоком Gain осуществляется перевод угловой скорости из радиан в секунду в обороты в минуту. А блок Gain1 делает тоже самое что и блок Gain только в обратном направлении
(3.9)
Блоком n to V осуществляется переход от угловой скорости к линейной скорости на колесной паре определяемой как километр в час
(3.10)
где D – диаметр колесной пары.
Схема блока представлена на рисунке 3.5.
Блок W считает сопротивление движению на ободе колеса по формуле 3.11 и представлен на рисунке 3.6.
(3.11)
где N – нагрузка на ось;
– удельное сопротивление,
. (3.12)
Рисунок 3.5 – Модель блока n to V
Рисунок 3.6 – Модель блока W
Блок Fk считает силу тяги на ободе колеса по формуле 3.13 и представлен на рисунке 3.7
Рисунок 3.7 – Модель блока Fk
(3.13)
где 
– коэффициент полезного действия зубчатой передачи.
Процесс моделирования в данной модели принят с фиксированным шагом с использованием дискретной решающей программы. Шаг моделирования Ts задается в специальном окне, доступ к которому возможен при обращении к главному меню. В связи с этим форма представления настроек блоков модели специфична и в окне Sample Time необходимо указывать символ Ts.
Для визуализации результатов моделирования используется осциллограф Scope.
Центральным звеном электропривода является схема векторного управления, модель которой представлен на рисунке 3.8.
Рисунок 3.8 – Модель схемы управления приводом Vektor Control
На блок Vektor Control от двигателя поступают два сигнала, доступные для измерения – трехфазный ток статора и частота вращения ротора. Остальные сигналы вычисляет схема векторного управления. Прежде всего, должна быть вычислена частота вращения координат ωk (частота инвертора) и текущий угол поворота координат γ. Эту функцию выполняет блок Teta Calculation, схема модели которого представлена на рисунке 3.9.
Блок реализует два уравнения 3.14 и 3.15
; (3.14)
. (3.15)
где 
– частота вращения подвижной системы координат d, q;
– частота вращения ротора;
– параметры двигателя;
– составляющая тока статора по оси y.
Рисунок 3.9 – Схема модели блока Teta Calculation
Далее, регуляторы тока в контурах потока и скорости вырабатывают задание на ток статора двигателя в двух фазах и во вращающейся системе координат. Схема модели регулятора скорости и потока аналогичны и представлены на рисунке 3.10. Параметры регулятора скорости представлены на рисунке 3.11, потока – рисунок 3.12. Необходимо перевести задание в неподвижную систему и представить сигнал трехфазным. Эту задачу выполняет блок dq to ABC conversion. В одном блоке совмещены два вышеупомянутых преобразователя. На выходе блока имеем трехфазное задание на требуемой текущей частоте работы инвертора. Блок dq to ABC conversion представлен на рисунке 3.13. Блок реализован на трех уравнениях [3]
; (3.16)
; (3.17)
. (3.18)
Рисунок 3.10 – Модель схемы регулятора скорости
Рисунок 3.11 – Окно ввода параметров регулятора скорости
Трехфазный сигнал задания, требуемой частоты и амплитуды тока статора, поступает в блок управления инвертором Disсrete PWM Generator. Окно установки параметров блока управления инвертором показано на рисунке 3.14.
Особенностью схемы управления инвертором является задание несущей частоты 1000 Гц, в два раза меньшего значения частоты коммутации.
Выходные сигналы блока Disсrete PWM Generator обеспечивают управление шестью транзисторами инвертора и упакованы в микропроцессорную шину.
Рисунок 3.12 – Окно ввода параметров регулятора потока
Рисунок 3.13 – Модель блока dq to ABC conversion
Инвертор отрабатывает задание: на обмотках двигателя появляется напряжение и ток. Управление токовое, поэтому регуляторы тока управляют токами статора по осям d и q таким образом, чтобы быстрее отработать задание при ограничении тока на допустимом уровне.
Рисунок 3.14 – Окно установки параметров блока управления инвертором
Инвертор отрабатывает задание: на обмотках двигателя появляется напряжение и ток. Управление токовое, поэтому регуляторы тока управляют токами статора по осям d и q таким образом, чтобы быстрее отработать задание при ограничении тока на допустимом уровне.
Сигнал обратной связи по действительному току статора поступает на блок ABC to dq conversion и преобразуется в двухфазный и переводится во вращающуюся систему координат. Схема модели блока показана на рисунке 3.15.
Блок ABC to dq conversion реализован на двух уравнениях [3]
; (3.19)
. (3.20)
Рисунок 3.15 – Модель блока ABC to dq conversion
Полученные после выработки сигналы обратных связей по току поступают в цепь сравнения с заданными значениями на регуляторы тока. Схема регуляторов тока представлена на рисунке 3.16 а их параметры на рисунке 3.17.
Рисунок 3.16 – Модель регулятора тока
Так как элементов обратной связи по магнитному потоку нет, то приходится цепь намагничивания двигателя моделировать по данным расчета схемы замещения. Схема модели цепи намагничивания двигателя представлена на рисунке 3.18. Сигнал, сформированный на выходе этого блока, используется как обратная связь по потоку в контуре потока сцепления.
В электровозе каждая колесная пара содержит отдельный тяговый электропривод, то достаточно смоделировать процесс разгона одного колесно-моторного блока при условии давления на его ось соответствующей реальному значению.
Рисунок 3.17 – Окно ввода параметров регулятора тока
Рисунок 3.18 – Модель цепи намагничивания двигателя
Моделирование было осуществлено для трех режимов и продолжалось 10 секунд. В процессе моделирование снимались показания с двух осциллографов Scope и Scope1.
На Scope на верхней осциллограмме изображается напряжение между фазами А и В. Ниже представлены трехфазные токи статора. Затем идет частота вращения двигателя, измеряемые в оборотах в минуту. И на самой нижней осциллограмме изображен момент на валу двигателя.
На Scope1 на верхней осциллограмме представляется момент сопротивления движению на ободе колеса. На средней осциллограмме представлена скорость развиваемая электровозом, измеряемая в километрах в час. И на нижней осциллограмме изображена сила тяги приложенная к ободу колесной пары.
3.2 Моделирование режима тяги
В ходе моделирования были получены осциллограммы, представленные на рисунках 3.19 и 3.20
Рисунок 3.19 – Осциллограммы с Scope
Разгон колесно-моторного блока начинался с 0 км/ч и за шесть секунд достиг значения в 40 км/ч. В момент пуска сопротивление движению на ободе колеса составляло 419 Н, в момент достижения 40 км/ч составило 625Н. Сила тяги приложенная к ободу колеса в момент пуска достигла 5 кН далее постепенно возрастала и в момент времени с 5 секунд до 6 секунд достигло значения в 12 кН. При движении со скоростью 40 км/ч обороты двигателя составляли 660 об/мин, а токи достигали значения в 400 А. В начале моделирования токи достигали значения в 1200 А, входе моделирования постепенно уменьшались, достигнув значения в 400 А.
Рисунок 3.20 – Осциллограммы с Scope 1
3.3 Моделирование режима торможения
Для создания режима торможения в первые 1,5 секунды добавлялся отрицательный момент сопротивления на вал. В ходе моделирования были получены осциллограммы, представленные на рисунках 3.21 и 3.22
Рисунок 3.21 – Осциллограммы с Scope
Колесно-моторный блок развил скорость 17 км/ч за 1,5 секунд моделирования и начался процесс торможения, который длился до конца моделирования в ходе которого скорость достигла начального значения в 0 км/ч. На диаграмме токов видно, как токи меняют фазу в момент перехода из тяги в торможение. Сила тяги в момент разгона до 17 км/ч достигает 3,8 кН и когда начинается процесс торможения резко падает и достигает значения в минус 4 кН, далее в процессе моделирования возрастает и стремиться к нулю. Сопротивление движению в момент пуска составляло 418 Н, при скорости 17 км/ч достигает значения в 476 Н и к концу моделирования достигает первоначального значения.
Рисунок 3.22 – Осциллограммы с Scope 1
3.4 Моделирование режима боксования
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
