Современные регулируемые электроприводы с асинхронными короткозамкнутыми электродвигателями (АД) являются одними из наиболее распространенных электромеханических систем. Частотно управляемые асинхронные электроприводы, представляют собой системы с двухмерным скалярным управлением, компонентами которого являются амплитуда и угловая частота вектора напряжения статора. Управление амплитудой и пространственным положением вектора напряжения статора позволяет осуществлять векторное регулирование.
При таком законе регулирования необходимо формировать управляющие напряжения автономного инвертора напряжения (АИН) требуемой амплитуды и частоты для обеспечения поддержания заданной скорости вращения ротора и его неизменного потокосцепления.
Целью настоящей работы является разработка математической модели и исследование свойств системы управления с помощью приложений Simulink программного пакета MATLAB 5.3.
На рисунке показана математическая модель асинхронного электропривода, разработанная на основе библиотечных блоков Simulink. В качестве объекта регулирования был использован АД с короткозамкнутым ротором типа ЭДК04-100-2У5, представленный упрощенной моделью.
 |
При моделировании системы были синтезированы ПИ-регуляторы тока статора и П-регулятор скорости для обеспечения регулирования q-составляющей напряжения согласно математической модели АД в осях d, q. Для поддержания постоянным потокосцепления ротора был синтезирован П-регулятор потока. Такая модель позволяет проводить исследования с приближенной оценкой влияния на процесс регулирования таких реальных элементов, как датчиков, тахогенераторов и др. Кроме того представление АД полными дифференциальными уравнениями приведет к существенному усложнению модели.
Программный пакет MATLAB 5.3 имеет библиотеку приложений Power System, на основании которой можно формировать модели моделирования максимально приближенные к схемам электрических соединений электромеханических систем (источник, двигатель, выключатель и др.). При этом каждый элемент описывается уравнениями, адекватно описывающих их реальные свойства
В работе на основе указанной библиотеки разработана модель, в которой АД представлен полными дифференциальными уравнениями. При создании модели удалось совместить библиотеки приложений Simulink и Power System.
Были синтезированы системы импульсно-фазного управления, преобразующие сигнал управления в управляющие импульсы.
В результате были получены переходные характеристики тока и напряжения статора, частоты вращения вала двигателя, а также характеристики на выходах регуляторов, подтверждающие эффективность предложенной математической модели.