Библиографическое описание:

Емельянов А. А., Бесклеткин В. В., Авдеев А. С., Габзалилов Э. Ф., Прокопьев К. В., Ситенков А. А., Пестеров Д. И., Юнусов Т. Ш., Устинов А. П. Математическое моделирование электропривода на базе гибридного шагового двигателя в пакете SimPowerSystems // Молодой ученый. — 2016. — №15. — С. 5-10.



Целью данной работы является овладение технологией сборки модели электропривода на базе гибридного шагового двигателя в пакете SimPowerSystems для использования в лабораторной работе по дисциплине «Математическое моделирование в электромеханических устройствах» [1], [2], [3], [4], [5].

На рис. 1 показана схема электропривода на базе гибридного шагового двигателя.

Рис. 1. Электропривод на базе гибридного шагового двигателя

Шаговый двигатель управляется сигналами STEP и DIR, поступающими из блока SignalBuilder (рис. 2). Сигнал STEP регулирует угловые перемещения шагового двигателя: при единичном сигнале происходит ступенчатый сдвиг (шаг) поворота ротора, при нулевом – остановка. Сигнал DIR регулирует направление перемещения ротора: 1 – прямое, 0 – обратное.

Рис. 2. Задание сигналов STEP и DIR в SignalBuilder

Блок шагового двигателя (StepperMotor) необходимо перенести из библиотеки SimPowerSystems (раздел SpecializedTechnology/FundamentalBlocks/Machines) на рабочее поле модели, в блоке выбрать тип двигателя – гибридный (Hybrid), число фаз – 2 и задать остальные параметры, указанные на рис. 3.

Рис. 3. Окно параметров гибридного шагового двигателя (HybridStepperMotor)

Блок Drive представлен на рис. 4.

Рис. 4. Блок Drive

В параметрах переключателей Switch1 и Switch2 необходимо установить значение Threshold: 0.5. В блоке MathFunction выбрать функцию mod. В блоках LogicalOperator установить оператор NOT.

Вблоке Discrete-time integrator задать:

− Integrator method: Accumulation Forward Euler;

− Initial condition setting: Output;

− Sample time: round(1/500/Ts)*Ts.

В свойствах константы со значением 4, подводимой к блоку MathFunction, также должен быть установлен параметр Sampletime: round(1/500/Ts)*Ts.

Параметры элементов TBLA и TBLB (блоки 1-DLookupTable 1 и 2) представлены на рис. 5.

Рис. 5. Параметры блоков TBLA и TBLB

Параметрыблоков Relay:

− switch on point: 0.01;

− switch off point: -0.01;

− output when on: 1;

− output when off: 0;

− input processing: Inherited.

В свойствах блоков DiscreteTransferFcn необходимо задать:

− Числитель (Numerator): [0, 0.0609];

− Знаменатель (Denominator): [1.0000, -0.9391].

ConverterA и ConverterB представлены блоками UniversalBridge, их параметры даны на рис. 6.

Рис. 6. Параметрыблоков Converter A и Converter B

Для работы модели в SimPowerSystems необходимо добавить блок Powergui, в котором необходимо установить следующие параметры:

− Simulationtype: Discrete;

− Solver type: Tustin/Backward Euler (TBE);

− Sampletime: Ts.

Результаты математического моделирования шагового двигателя в SimPowerSystems приведены на рис. 7, 8, 9 и 10.

Рис. 7. Напряжения на двух обмотках шагового двигателя

Рис. 8. Токи на двух обмотках шагового двигателя

Рис. 9. Скорость и электромагнитный момент шагового двигателя

Рис. 10. Угол поворота на валу шагового двигателя

Примечание: во избежание ошибок при запуске расчета модели необходимо открыть меню Simulation, выбрать ModelConfigurationParameters. В открывшемся окне в меню Diagnostics перейти к пункту Connectivity и установить значение Muxblocksusedtocreatebussignals: error, как показано на рис. 11.

Рис. 11. Окно параметров модели

Литература:

  1. Герман-Галкин С.Г. Matlab & Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК. – СПб.: КОРОНА-Век, 2008. – 368 с.
  2. Герман-Галкин С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0: Учебное пособие. – СПб.: КОРОНА принт, 2007. – 320 с.
  3. Черных И. В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. – М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008. – 288 с.
  4. SimscapePowerSystemsExamples [Электронный ресурс] // MathWorks. – Режим доступа: www.mathworks.com/help/physmod/sps/examples.html.
  5. Емельянов А. А., Бесклеткин В.В., Авдеев А. С., Габзалилов Э. Ф., Прокопьев К. В., Ситенков А. А., Пестеров Д. И., Юнусов Т. Ш. Математическое моделирование короткозамкнутого асинхронного двигателя в пакете SimPowerSystems // Молодой ученый. — 2016. — №14. — С. 28-34.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle