Замкнутый способ реализации ШИМ (токовый коридор)

При построении электропривода переменного тока часто используется замкнутый способ реализации ШИМ. Этот способ иллюстрирует модель на рис. 1.153. Здесь за счет отрицательной обратной связи по току и релейного элемента (Discrete Relay Controller) ток в нагрузке пульсирует около заданного значения. Амплитуда и частота пульсаций определяется параметрами R. L активно-индуктивной нагрузки и шириной петли гистерезиса релейного элемента eps. Часто такой способ релейного управления называют «токовым коридором». При реализации «токового коридора» инвертор представляет собой источник тока, а управление электрической машиной в этом случае относится к частотно-токовому.

Устройства управления инвертором должны реализовать способ, который обеспечил бы удовлетворение двух основных требований, предъявляемых к системе преобразователь — нагрузка:

— минимальные потери и минимальные пульсации тока в нагрузке, обусловленные воздействием первой и высших гармоник;

— минимальные потери в элементах преобразователя.

Рис. 1.153. Схема модели «токового коридора» (Figl₁₅₃)

Эти требования противоречивы. Так как для улучшения качественных показателей работы нагрузки следует повышать несущую частоту, а для уменьшения потерь в преобразователе ее следует уменьшать; кроме того, двусторонняя энергетическая связь требует добавочных переключений в преобразователе. Компромисс в удовлетворении отмеченных требований находится на основании анализа электромагнитных процессов и потерь в преобразователе.

Рис. 1.154. Схема модели блока Discrete Relay Controller

Схема модели на рис. 1.153 отличается от выше рассмотренной наличием обратной связи по току нагрузки и блоком управления преобразователем Discrete Relay Controller, специально разработанного для формирования «токового коридора». Схема модели блока Discrete Relay Controller приведена на рис. 1.154.

Puc. 1.155. Окна настройки блоков Relay и Universal Bridge.

Схема состоит из элемента сравнения и релейного элемента Relay, далее идёт схема формирования сигналов управления инвертором. Первая часть Sin Wave, Sin Wave 1, Sin Wave 2 формирует трёхфазный синусоидальный задающий сигнал по току, параметры которого (частота и амплитуда) задаются в окнах настроек этих элементов. Вторая часть является релейным регулятором, выходные сигналы которого gl, g3, g5 и g2, g4, g6 используются непосредственно для управления преобразователем.

В окне настройки блока Relay задаются следующие параметры:

• — ширина петли гистерезиса релейного элемента в амперах ±eps = ±1 А;
• — интервал дискретности Sample Time I мкс по настройке блока power guv,
• — амплитуда задающего синусоидального токового сигнала в, А и частота в рад/с задаётся в диалоговых окнах синусоидальных блоков.

Блоки демультиплексора и мультиплексора на шесть выходов и входов осуществляют форматирование сигналов управления в соответствии с нормативами по управлению блока Universal Bridge.

Puc. 1.156. Временная работа при реализации замкнутого принципа управления.

Временная диаграмма работы (рис. 1.156) получена путем моделирования процессов на небольшом промежутке времени (0,005−0,015 с). В верхней части рисунка показаны задающие токовые сигналы трёх фаз, на второй диаграмме — результат отработки задания. При желании импульсы управления gl, g2, g3, g4, g5, g6 можно разнести на отдельные окна, тогда детали импульсов управления будут наблюдаться чётче.

На рис. 1.157 показаны результаты моделирования при реализации замкнутого принципа управления («токового коридора»). На рисунке приведено напряжение фазы А и токи всех фаз. При необходимости можно вывести на экран любое напряжение — фазное или линейное.

Рис. 1.157. Результаты моделирования при реализации замкнутого принципа управления