Материал: Моделирование электроприводов. лабораторный практикум. Фурсов В.Б

Замечание Обозначения ниже из описания SimPowerSystem

DC Machine

Машина постоянного тока с независимым возбуждением или возбуждением от постоянного магнита. Обмотку возбуждения (F+, F-) можно подключать параллельно, последовательно и независимо. Цепь якоря (A+, A-) состоит из индуктивности La и резистора Ra, последовательно соединенных с противоэдс E, пропорциональной скорости машины

K_E является коэффициентом между напряжением и ω - скоростью машины.

В модели машины постоянного тока с независимым возбуждением К_Е пропорциональна току возбуждения

где Laf является взаимной индуктивностью между якорем и обмоткой возбуждения.

Электромеханический крутящий момент создаваемый машиной постоянного тока пропорционален току якоря Iа

где К_Т является постоянной крутящего момента. Соглашение знака для T_e

T_e > 0 : генератор

T_e < 0 : мотор

Момент сухого трения прикладывается внешне T_L.

Постоянная крутящего момента равна константе К_Е

K_T = K_E

Цепь якоря связана между А+ и А- блока DC Machine соединением Series RLC Branch последовательно с регулируемым источником напряжения и блоком Current Measurement.

Цепь возбуждения представлена RL цепью между F + и F - портами блока DC Machine.

Параметры ввода

Show detailed parameters (Показать детализированно параметры)

Если выбрано, маска показывает детальные параметры блока DC Machine. Детальные параметры могут быть изменены независимо заданной модели, которую Вы выбрали в списке Preset Model.

Измерения

Четыре внутренних сигнала выделяются на уровне Simulink:

• Скорость ротора в рад/с

• Ток якоря в А

• Ток возбуждения в А

• Электромеханический крутящий момент в Н^.м.

Armature resistance and inductance [Ra (ohms) La (H)]

Сопротивление и индуктивность обмотки якоря [Ra (Ом) La (Гн)]

Field resistance and inductance [Rf (ohms) Lf (H)]

Сопротивление и индуктивность обмотки возбуждения [Rf (Ом) Lf (Гн)]

Field-armature mutual inductance Laf (H):

Взаимная индуктивность якоря и обмотки возбуждения Laf (Гн):

Total inertia J (kg.m^2)

Момент инерции J (кг^. м²)

Viscous friction coefficient Bm (N.m.s)

Коэффициент вязкого трения (Н^.м^.с)

Coulomb friction torque Tf (N.m)

Момент сухого трения Tf (Н^.м)

Initial speed (rad/s)

Начальная скорость (рад/с)

Определяет начальную скорость машины постоянного тока при моделировании. Чтобы моделировать установившееся состояние, начальное значение крутящего момента на входе TL должно быть пропорционально начальной скорости.

Создание субсистем. Маска субсистемы

Самый простой способ создания субсистемы: правой кнопкой мыши выделяем часть схемы предназначенную для субсистемы:

Появляется меню, в котором отмечаем Create Subsystem. В результате получаем:

In1 и Out1 – входы и выходы можно переименовать, изменив их в схеме субсистемы. Для создания маски субсистемы щелкаем на субсистеме правой кнопкой мыши. В появившемся меню отмечаем Mask Subsystem.

В окне Mask Editor: Subsystem отмечаем Parametrs и кнопку .

В столбце Prompt вводится имя параметра (только латинские буквы), в столбце Variable – параметр. В самой субсистеме обязательно должны быть введены буквенные параметры модели, например, параметр Ra с именем resistor stator. Таким образом можно создавать собственные библиотеки со своими блоками. Можно изменять и начертания блоков, как это сделано в самом Simulink.

Лабораторная работа № 5 Моделирование синхронной машины с постоянными магнитами (сдпм) (бдпт – бесконтактный двигатель постоянного тока) Задание 1

Параметры электрического двигателя известны.

1. Воспользуйтесь моделью синхронный двигатель с постоянными магнитами в SimPowerSystem. Постройте систему с обратной связью от датчика положения ротора с а) синусоидальным источником питания и б) с импульсным источником от инвертора и в) ШИМ регулятором синусоидального типа.

2. Проведите моделирование; сравните результаты.

a) как влияет угол сдвига ротора относительно вращающегося поля статора на пусковые характеристики, скорость, момент;

б) как влияет форма сигнала на мощность двигателя, на время пуска.

3. Попробуйте запустить двигатель на холостом ходу без обратной связи по углу, т.е. на двигатель подается просто переменное напряжение. Если не запускается, то можно плавно с нуля увеличивать частоту до номинального значения. Как объяснить полученный результат?

Параметры электрических двигателей:

Моделирование пуска реактивного двигателя Задание 2

В синхронном двигателе с постоянными магнитами ротор заменили анизотропной железной болванкой. Индуктивность по оси q в 10 раз меньше, чем по оси d. Считая, что индуктивность примерно в 10 раз больше, а поток сцепления отсутствует произвести моделирование аналогичное предыдущему случаю. Остальные параметры электрического двигателя не изменились. При каком угле сдвига оси ротора относительно вращающегося поля статора возникает максимальный момент на валу? Как это объяснить? Определить развиваемую мощность.

Задание 3

В библиотеке SimPowerSystem есть встроенные модели индукторных двигателей трех, четырех и пяти фазные, с различным число полюсов статора и ротора (6/4, 8/6, 10/8). Для их работы необходимо создавать соответствующие последовательности импульсов каждой фазы. Например, для двигателя 6/4 на клеммы А1-А2; В1-В2; С1-С2 можно подать П-импульсы линейных напряжений как и на СДПМ.

Смоделируйте работу такого двигателя, воспользуйтесь параметрами модели заданной по умолчанию. Напряжение питания 240 В.

ДОПОЛНЕНИЕ

Синхронная машина с постоянными магнитами

Моделирует динамику трехфазной синхронной машины с постоянными магнитами с синусоидальной или трапециевидной противо ЭДС.

Библиотека

Машины

Описание

Блок Permanent Magnet Synchronous Machine работает или в режиме двигателя или в режиме генератора. Знак механического момента положительный - двигательный режим, отрицательный – генераторный. Синусоидальная модель предполагает, что поток от постоянных магнитов в статоре синусоидален, что подразумевает синусоидальность противоэдс. Для трапецеидальной машины предполагается, что поток от постоянных магнитов в статоре трапециевиден, аналогично противоэдс.

Машина описывается следующими уравнениями:

Синусоидальная модель электрической системы

в системе координат ротора (qd система координат)

где (все величины ротора приведены к статору)