Моделирование вентильно-индукторного двигателя в различных режимах работы

Режимы работы:

• 1.    При работе без достижения ограничений по току, напряжению, частоте вращения.

• 2.    При работе в условиях нехватки питающего напряжения.

• 3.    При работе в условиях ограничения максимальной частоты

• 4.    При рекуперации в условиях работы блока ограничения

вращения.

напряжения в звене постоянного тока.

Рисунок 1. Разгон двигателя с нулевой частоты вращения до 300 об/мин с максимальным моментом

Источник: автор

По результатам моделирования векторная система управления работает в предполагаемом режиме. Ток по оси q поставлен и равен максимальному амплитудному току для данного двигателя 540 А. Ток по оси d равен нулю, так как на невысокой частоте вращения нехватки напряжения на инверторе не наступает. Токи по осям a,B синусоидальны. За счет большой индуктивности обмотки возбуждения ток If нарастает до своего максимума (27А) сравнительно долго, из-за чего разгон первоначально нелинейный, так как момент нарастает вместе с током возбуждения.

Рисунок 2. Разгон двигателя от 1500 об/мин до 2500 об/мин в условиях нехватки питающего напряжения

Источник: автор

На верхнем графике показаны токи по осям d,q , на среднем напряжения в относительных единицах(1.0 – максимальное напряжение инвертора) по осям d,q с выходов регуляторов тока, а также амплитуда суммарного вектора напряжения, на нижнем частота вращения двигателя.

С разгоном двигателя растет его ЭДС, и, соответственно , амплитуда прикладываемого напряжения от инвертора. Начиная приблизительно с 5й секунды осциллограммы, амплитуда суммарного вектора напряжения достигает 0.85(85% от максимального), после чего начинает появляться ток оси d, что замедляет рост напряжения на выходе инвертора) напряжения по оси q начинает уменьшаться). Ток по оси q, создающий момент, сохраняется, двигатель продолжает разгон.

Рисунок 3. Разгон двигателя от 1500 об/мин до 2000 об/мин в условиях ограничения частоты вращения

Источник: автор

В данном эксперименте моделирования ограничение максимальной частоты вращения установлено 2000 об/мин с дельтой в 150 об/мин. Двигатель линейно разгонялся с постоянным моментом, но, начиная примерно с 4.5 секунды графика, частота вращения достигла 1850 об/мин, где начало работать ограничение частоты вращения. По мере повышения частоты вращения задание тока Iq уменьшалось, а так как задание тока возбуждения изменяется пропорционально с током статора, то возбуждения также уменьшался.

Рисунок 4. Смена двигательного режима на генераторный с последующей рекуперацией в звено постоянного тока

Источник: автор

Привод работал на фиксированной частоте вращения в двигательном режиме с мощностью 5 кВт и напряжением питания в звене постоянного тока 540 В. В момент времени 5 с задание момента в системе управления инвертировалось, в результате чего двигатель перешел на генераторный режим, мощность стала отрицательной (-5кВт), напряжение в звене постоянного тока( второй график) начало расти. В момент времени 5.7 секунд напряжение составило 560 В, в результате чего начало работать ограничение напряжения. С последующим ростом напряжения задание тока по оси Iq, уменьшалась мощность, отдаваемая приводом. В модели заложен сторонний потребитель на звене постоянного тока мощностью 3 кВт, имитирующий, например, тормозные резисторы. Напряжение в звене постоянного тока ограничилось на уровне 560 В, а мощность привода и стороннего потребителя сравнялись и стали равными 3 кВт.

Вывод. Результаты моделирования подтвердили работоспособность как векторной системы управления, так и предварительной структуры, формирующей задания токов с программной имитацией машины последовательного возбуждения. Проверена работа системы в условиях нехватки напряжения инвертора, ограничения частоты вращения, ограничения максимального напряжения в звене постоянного тока при рекуперации.