Курсовая работа: Электропривод с вентильной машиной

Рис. 7. Модель вентильной машины во вращающейся системе координат.

Результаты моделирования для двигателей ДБМ150-4-1,5-2 и ДБМ185-6-0,2-2 представлены на рис. 8 и рис. 9. На вход модели подано единичное ступенчатое воздействие.

Рис. 8. Переходные процессы по моменту, скорости и продольной составляющей тока в двигателе ДБМ150-4-1,5-2.

Рис. 9. Переходные процессы по моменту, скорости и продольной составляющей тока в двигателе ДБМ185-6-0,2-2.

Переходные процессы в машине по скорости и моменту во многом совпадают с результатами моделирования в неподвижной системе координат. На рис. 7 и рис. 8 показан процесс по току . Наличием этого тока объясняется специфика процессов в ВМ в переходных и установившихся режимах работы.

Ток  является током по продольной оси, он не создаёт момента, но в достаточной степени влияет на поток и соответственно на скорость и на общий ток потребления машины. Причиной появления этого тока является относительная электромагнитная постоянная времени  в цепи статора машины и взаимные перекрёстные связи между каналами.

Модель вентильной машины во вращающейся системе координат с учётом запаздывания в канале вращающийся трансформатор – демодулятор – фильтр

При рассмотрении характеристик вентильной машины необходимо учитывать не только параметры самого двигателя, но и параметры канала с датчиком положения ротора.

Если рассматривать двигатели типа ДБМ, то в них используются датчики положения ротора типа вращающийся трансформатор. Эти датчики по существу являются многополюсными ВТ число полюсов которых согласовано с числом полюсов ДБМ. В системах электропривода датчики ВТ используются обычно в режимах с амплитудной либо фазовой модуляцией.

В данном случае также применяются генератор несущей частоты, демодуляторы, фильтры и умножители. Напряжение с генератора несущей частоты подаётся на обмотку возбуждения ВТ. Напряжения на вторичных обмотках ВТ являются синусоидальной и косинусоидальной функцией угла поворота двигателя. Демодуляторы совместно с фильтрами отфильтровывают несущую частоту, а умножители выполняют роль преобразователей координат, преобразуя вращающуюся систему координат в неподвижную в соответствии с выражениями (9).

Полученные выше уравнения (12) не учитывают влияния запаздывания в канале ВТ-ДМ-Ф. Для учёта этого влияния определим напряжения ,  в системе координат , , тогда в относительных величинах получим:

 ,  (13)

где  ,  - постоянная апериодического фильтра на выходе двухполупериодного демодулятора.

Модель вентильной машины представлена на рис. 10. Модель содержит собственно синхронный двигатель и блок Uchetzapazd, учитывающий запаздывание в канале ВТ-ДМ-Ф. Содержание этого блока представлено на рис. 11. Моделирование осуществлено для двигателей ДБМ150-4-1,5-2 и ДБМ185-6-0,2-2 и датчика положения ротора типа ВТ60.

Рис. 10. Модель вентильной машины во вращающейся системе координат с учётом запаздывания в канале ВТ-ДМ-Ф на примере двигателя ДБМ150-4-1,5-2.

Рис. 11. Блок Subsystem.

Результаты моделирования двигателей ДБМ150-4-1,5-2 и ДБМ185-6-0,2-2 для задающих сигналов ,  представлены на рис. 12, 13,14,15,16,17.

Следует отметить две принципиальные особенности вентильной машины, о которых уже говорилось выше:

1) Скорость вращения при  меньше заданной скорости холостого хода.

2) Значительный ток по продольной оси «d» несмотря на то, что напряжение . Эти особенности при наличии дополнительного запаздывания в канале ВТ-ДМ-Ф здесь выражены в большей степени по сравнению с обычной электрической машиной.

Они объясняются наличием перекрёстных связей в самой машине, наличием постоянной времени в цепи якоря и наличием запаздывания в канале ВТ-ДМ-Ф. динамика и статика ВМ в сильной степени зависят от значения постоянной времени . На рис. 12 и рис. 13 показаны переходные процессы при .

Рис. 12. Переходные процессы в двигателе ДБМ150-4-1,5-2 при .

Рис. 13. Переходные процессы в двигателе ДБМ185-6-0,2-2 при .

Эти процессы точно повторяют аналогичные, представленные на рис. 8 и рис. 9. Результаты моделирования при  представлены на рис. 14 и рис. 15, а для  - на рис. 16 и рис. 17.

Рис. 14. Переходные процессы в двигателе ДБМ150-4-1,5-2 при .

Рис. 15. Переходные процессы в двигателе ДБМ185-6-0,2-2 при .

Рис. 16. Переходные процессы в двигателе ДБМ150-4-1,5-2 при .

Рис. 17. Переходные процессы в двигателе ДБМ185-6-0,2-2 при .

Из рис. 11-16 видно, что запаздывание в канале ВТ-ДМ-Ф влияет на статические и динамические процессы в ВМ.

Если сравнивать вентильную машину с машиной постоянного тока, то её особенности проявляются главным образом в установившемся режиме в виде ухудшения механических, регулировочных и энергетических характеристик. Что касается динамических характеристик, то результаты моделирования показывают, что вентильная машина практически аналогична машине постоянного тока.

Механические и электромагнитные характеристики вентильной машины

В установившемся режиме при такой установке ДПР, чтобы обеспечить  из уравнений (12) и (13) определяют установившиеся токи и момент:

Токи в осях ,

    (14)

    (15)

Ток, потребляемый машиной

    (16)

Если не учитывать постоянную фильтра , то из уравнений (13) – (15) получаются уравнения классической вентильной машины.

 ,   (17)

При  характеристики вентильной машины становятся аналогичными машине постоянного тока.

Уменьшение скорости холостого хода с одновременным ростом тока холостого хода из-за наличия постоянных  и  приводит к ухудшению энергетических характеристик. Поэтому при построении электропривода на базе вентильной машины принимаются меры по устранению этого недостатка.

Для устранения этой нелинейности следует осуществлять управление с обратной связью по току и поддержанием .

Электропривод с вентильной машиной

При синтезе регулятора в электроприводе с вентильной машиной внутренний контур тока с постоянными  и  целесообразно заменить одним апериодическим звеном с постоянной времени . При построении электропривода на базе вентильной машины одним из основных требований является наличие замкнутых контуров регулирования токов , . Это позволяет поддерживать в переходных и установившихся режимах  и, тем самым, существенно улучшить энергетические характеристики.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5