Библиографическое описание:

Емельянов А. А., Бесклеткин В. В., Устинов А. П., Патерило А. С., Авдеев А. С., Габзалилов Э. Ф. Моделирование прямого пуска асинхронного двигателя с ШИМ в пакете SimPowerSystems // Молодой ученый. — 2016. — №17. — С. 4-11.



Целью данной работы является овладение технологией сборки модели прямого пуска асинхронного двигателя с ШИМ в пакете SimPowerSystems для использования в лабораторных работах по дисциплинам «Математическое моделирование электромеханических систем» и «Электрический привод». За основу принята математическая модель из электронного ресурса [1]. Показаны пути поиска разделов необходимых элементов схемы электропривода, позволяющих студентам без больших потерь времени получить необходимые характеристики. Полезные рекомендации по работе в SimPowerSystems даны в работах [2], [3], [4], [5].

Общая схема модели электропривода приведена на рис. 1.

Рис. 1. Электропривод на базе трехфазного асинхронного двигателя с ШИМ

Блок асинхронного двигателя (Asynchronous Machine SI Units) находится в разделе Machines библиотеки SimPowerSystems (рис. 2). Напряжения с ШИМ поступают на асинхронный двигатель через блоки согласования Simulink и SimPowerSystems Vab и Vbc (Controlled Voltage Source) из раздела Electrical Sources (рис. 2).

Параметры асинхронного двигателя представлены на рис. 3. Параметры блоков Vab и Vbc задаются нулевыми.

Рис. 2. Расположение блоков асинхронного двигателя (Asynchronous Machine SI Units) и согласования Simulink и SimPowerSystems (Controlled Voltage Source)

Рис. 3. Параметры асинхронного двигателя

Задание скорости ωm* производится блоком Step1, наброс нагрузки Tm – блоком Step2 (библиотека Simulink, раздел Sources). Параметры этих блоков даны на рис. 4.

Рис. 4. Параметры блоков задания скорости (Step 1) и наброса нагрузки (Step 2)

Блок Gain, а также блоки Math Function и Trigonometric Function находятся в разделе Math Operations библиотеки Simulink (рис. 5). Блок одномерной матрицы 1-D Lookup Table – в разделе Lookup Tables (рис. 5). Параметры этих блоков даны на рис. 6.

Рис. 5. Расположение блоков Gain, Math Function, Trigonometric Function и 1-D Lookup Table

Рис. 6. Параметры блоков Math Function, Trigonometric Function и 1-D Lookup Table

В источнике временного сигнала Clock (раздел Simulink/Sources) следует установить параметр Decimation равным 10. С помощью блока Constant с выражением 2*pi/3*[0,-1,1] обеспечивается сдвиг трехфазных синусоидальных напряжений на 120°.

В блоках Relay (раздел Simulink/Discontinuities) по фазам A, B и C задаются одинаковые параметры, приведенные на рис. 7.

Рис. 7. Параметры блоков Relay A, B и C

Блок шинного селектора (Bus Selector) предназначен для измерения характеристик машины. В библиотеке Simulink раскрываем следующий путь до группы блоков «Разводка сигнала» (Signal Routing) (рис. 8). Переносим блок Bus Selector на рабочее поле.

Рис. 8. Расположение блока Bus Selector в окне библиотеки Simulink

Открываем блок шинного селектора. Из списка механических характеристик (Mechanical) выбираем электромагнитный момент (Electromagnetic torque Te (N*m)) и скорость вращения ротора (Rotor speed (wm)) и добавляем их в список выбранного (Selected signals) кнопкой Select (рис. 9).

Рис. 9. Выбор характеристик в блоке Bus Selector

Для перевода скорости из рад/с в об/мин необходимо добавить блок Gain и установить в нём значение 30/pi.

Для работы модели необходим блок Powergui (раздел Fundamental Blocks библиотеки SimPowerSystems), параметры которого приведены на рис. 10.

Рис. 10. Параметры блока Powergui

Результаты моделирования электропривода на базе трехфазного асинхронного двигателя с ШИМ даны на рис. 11.

Рис. 11. Графики скорости (w) и электромагнитного момента (Te) с набросом нагрузки на двигатель при t = 1,8 с

Примечания:

  1. 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. 12.

Рис. 12. Окно параметров модели

  1. Паспортные данные двигателя приняты из работы [6].

Номинальные данные:

Номинальный режим работыS1;

Номинальная мощность

Номинальное фазное напряжение

Номинальный фазный ток

Номинальная частота

Номинальная синхронная скорость

Номинальная скорость ротора

Номинальный КПД

Номинальный коэффициент мощности

Число пар полюсов

Параметры Т-образной схемы замещения при номинальной частоте:

Активное сопротивление обмотки статора

Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора

Активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к статору

Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора, приведенное статору

Главное индуктивное сопротивление

Индуктивность рассеяния обмотки статора

Индуктивность рассеяния обмотки ротора

Суммарный момент инерции двигателя и механизма

Литература:

  1. SimscapePowerSystemsExamples [Электронный ресурс] // MathWorks. – Режим доступа: www.mathworks.com/help/physmod/sps/examples.html.
  2. Герман-Галкин С. Г. Matlab & Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК. – СПб.: КОРОНА-Век, 2008. – 368 с.
  3. Герман-Галкин С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0: Учебное пособие. – СПб.: КОРОНА принт, 2007. – 320 с.
  4. Черных И. В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. – М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008. – 288 с.
  5. Терёхин В. Б. Моделирование систем электропривода в Simulink (Matlab 7.0.1): учебное пособие / В. Б. Терёхин; Национальный исследовательский Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. – 292 с.
  6. Шрейнер Р. Т. Электромеханические и тепловые режимы асинхронных двигателей в системах частотного управления: учеб. пособие / Р. Т. Шрейнер, А. В. Костылев, В. К. Кривовяз, С. И. Шилин. Под ред. проф. д. т. н. Р. Т. Шрейнера. – Екатеринбург: ГОУ ВПО «Рос. гос. проф.-пед. ун-т», 2008. – 361 с.
Основные термины (генерируются автоматически): асинхронного двигателя, Параметры блоков, 1-d lookup table, Параметры асинхронного двигателя, Bus Selector, трехфазного асинхронного двигателя, пуска асинхронного двигателя, Trigonometric Function, прямого пуска асинхронного, базе трехфазного асинхронного, блоков асинхронного двигателя, согласования simulink, библиотеки simulink, Блок асинхронного двигателя, Controlled Voltage Source, Параметры блоков vab, Расположение блоков, Параметры блоков задания, Параметры блоков relay, operations библиотеки simulink.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос