Курсовая работа: Электропривод с вентильной машиной

Рис. 2. Функциональная схема БДПТ и ВМ.

В случае БДПТ на обмотках машины формируется импульсное напряжение (ток), а в случае вентильной машины на выходе СПП формируется синусоидальное или квазисинусоидальное напряжение (ток).

Принцип управления вентильной машиной поясняет рис. 3. Датчик положения ротора (ДПР), преобразователь координат (ПК) и силовой полупроводниковый преобразователь (СПП) совместно формируют на обмотках статора машины напряжения , ,  таким образом, чтобы результирующий вектор напряжений  всегда был сдвинут на угол  и неподвижен относительно оси магнитного поля ротора.

Рис. 3. Физическая модель вентильной машины.

В этом случае и результирующий вектор тока будет сдвинут и неподвижен относительно потока ротора , что и создаёт момент на валу машины.

Ось магнитного поля в синхронной машине принято обозначать , а перпендикулярную ось – буквой  (рис. 3). При анализе машины ось  считается вещественной осью, а ось  – мнимой.

Уравнения равновесия ЭДС на обмотках статора в неподвижной системе координат базируются на втором законе Кирхгофа (ротор не имеет обмоток).

    (1)

где

,

 ,

Преобразовав уравнения в мгновенных значениях к уравнениям в пространственных векторах, получим:

   (2)

где  – индуктивность статора,  – потокосцепление статора в неподвижной системе координат.

Электромагнитный момент, развиваемый машиной, равен:

  (3)

Уравнение равновесия моментов на валу машины:

    (4)

где ,  – число пар полюсов.

Модель вентильной машины в неподвижной системе координат

Уравнения машины в неподвижной системе координат находятся на основании уравнений (1 – 4) с учётом того, что :

    (5)

Разложим уравнения (5) по неподвижным осям.

   (6)

В уравнениях (6) значения проекций потока и напряжения на неподвижные оси координат  связаны между собой за счёт датчика положения ротора (ДПР, рис. 1). В реверсивных электроприводах ДПР устанавливается таким образом, чтобы пространственный вектор напряжения был сдвинут на 90 электрических градусов относительно пространственного вектора потока. В этом случае проекции пространственных векторов  на оси  запишутся в виде:

  (7)

При анализе обычно вводятся относительные переменные. В качестве базовых величин принимаются:

, , ,

где  - напряжение на фазе двигателя;  - сопротивление фазы двигателя;  - число пар полюсов двигателя;  - магнитный поток ротора;  - скорость вращения холостого хода.

В относительных величинах уравнения (6) с учётом (7) запишутся в виде:

    (8)

где относительные переменные и параметры определены выражениями:

, , , , , ,

Модель вентильной машины, составленная по уравнению (8) в пакете MATLAB 6.5, представлена на рис. 4. Базовые значения переменных и относительные параметры машины приведены в таблице 2 приложения.

Рис. 4. Модель вентильной машины в неподвижной системе координат (модель двигателя ДБМ150-4-1,5-2).

Моделирование осуществляем для двигателей ДБМ150-4-1,5-2 и ДБМ185-6-0,2-2. Данные двигателей приведены в таблице 1 приложения. Результаты моделирования представлены на рис. 5 и рис. 6.

Блоком Step задавался скачок относительно входного сигнала равным единице. Исходя из полученных результатов моделирования, можно сделать вывод, что с точки зрения динамического звена ВМ близка по своим характеристикам к машине постоянного тока.

Рис. 5. Переходные процессы в ВМ по моменту и скорости в двигателе ДБМ150-4-1,5-2.

Рис. 6. Переходные процессы в ВМ по моменту и скорости в двигателе ДБМ185-6-0,2-2.

Модель вентильной машины во вращающейся системе координат

При анализе вентильной машины обычно используется вращающаяся со скоростью ротора система координат.

Связь между вращающейся и неподвижной системами координат рассмотрена ниже.

, ,

    (9)

, ,

При переходе к вращающимся координатам уравнение электрического равновесия (первое уравнение системы 5) преобразуется к виду:

    (10)

Разложив результирующие вектора электромагнитных переменных состояния по осям  и , получим скалярное описание машины. При этом ось  совмещается с осью потока ротора (см. рис. 2).

   (11)

где принято

, , .

При анализе снова вводятся относительные переменные. В качестве базовых величин принимаются:

, , ,

В относительных величинах уравнения (10) запишутся в виде:

   (12)

где относительные переменные и параметры определены выражениями:

, , , , , ,

Значения базовых величин, относительных переменных и параметров приведены в таблице 3 приложения.

Модель вентильной машины (двигатель ДБМ150-4-1,5-2) во вращающейся системе координат, построенная по уравнениям (12) и собранная в пакете MATLAB 6.5 имеет вид (см. рис. 7).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5