Курсовая работа: Исследование динамических свойств электропривода с вентильным двигателем

Примем , тогда .

Зададимся , тогда

Коэффициент усиления регулятора скорости:

.

ЛАЧХ и ЛФЧХ полученные при синтезе системы, приведены на рис. 5.2.

Рис. 5.2

6. Моделирование вентильного двигателя

На рис. 6.1 приведена виртуальная модель РЭП синхронной машины, включенной по схеме вентильного двигателя, составленная в пакете Matlab 6.5.

Рис. 6.1

Схема на рис. 6.1 содержит: двигатель трехфазный с постоянными магнитами на роторе (М2), схему управления инвертором (RRT), инвертор напряжения (Invertor1), путевой датчик фазовый ПДФ (PDF).

6.1 Датчик положения ротора

Рассмотрим структуру схемы по часовой стрелке, начиная с блока ПДФ, представленного на рис.6.2.

Рис. 6.2

электропривод вентильный двигатель

Входной величиной для ПДФ является угол поворота вала двигателя, а выходным сигналом – вектор из шести единичных импульсов, сдвинутых друг относительно друга на 60 градусов (рис. 6.4). Это дает имитацию шести сигналов от чувствительных элементов, расположенных равномерно вдоль окружности и вырабатывающих импульсы в соответствии с пространственным расположением ротора. Так как ДПР реализован в виде конечного автомата, то для его работы необходим тактовый сигнал, который подается тактового генератора TG. Рассмотрим внутреннюю структуру датчика положения ротора (DPR).

Следует отметить, что ДПР реализован с помощью пакета моделирования Stateflow, который хорошо интегрируется с Simulink и входит в стандартный набор пакетов Matlab.

Пакет Stateflow задуман и предназначен для моделирования сложных систем управления с возможностью ветвления и образованием циклов [18]. Пакет оперирует событиями методом конечных автоматов. Автомат представляет собой звено, осуществляющее преобразование вектора входных переменных XIN в вектор выходных переменных XOUT. В пакете Stateflow автомат представляется в виде графа, в нашем примере граф представлен алгоритмом ДПР [6]. Более подробно о работе пакета Stateflow можно узнать на сайте разработчика Matlab или на русскоязычном форуме Matlab [19]. Достоинством этого способа реализации датчика положения является компактность схемы, простота реализации, прозрачность алгоритма, малая вычислительна нагрузка на ЭВМ. Дополнительное преимущество еще и в том, что алгоритм, реализованный в графе автомата, преобразуется в программный код языка высокого уровня (язык С), что окажется полезным при разработке алгоритма вычисления скорости, дискретного регулятора положения и скорости.

Автомат, представленный на рис. 6.3, имеет 6 состояний (рис. 6.4), в одном из которых автомат находится до тех пор, пока значение входной переменной a (угол поворота) не достигнет значения, при котором произойдет изменение сигналов на выходе датчика. Изменение сигналов на выходе датчика происходит в том случае, когда значение входной переменной a превысит значение величины или станет меньше значения .

6.2 Релейный регулятор тока RRT

Структурная схема RRT представлена на рис. 6.5.

Рис. 6.5

При попытке применить один регулятор тока для всех трех фаз не привели к желаемым результатам, поэтому для каждой фазы принят свой регулятор. Векторный сигнал с датчика положения расщепляется на 6 компонентов, которые образуют разрешающие «единичные» сигналы для переключения ключей инвертора в соответствии с диаграммой работы коммутатора (рис. 6.6).

Рис. 6.6

Диаграмма переключения ключей инвертора соответствует алгоритму коммутации коллектора двигателя постоянного тока.

Разрешающие сигналы переключения ключей умножаются с напряжением задания тока и поступают на один из входов релейного регулятора. На второй вход поступают токи обратной связи.

6.3 Инвертор напряжения

На рис. 6.7 представлена структурная схема и нумерация ключей инвертора напряжения.