Исследование влияния реальных свойств преобразователя частоты на статические и динамические контура тока

Проведем имитационное исследование контура тока с управлением преобразователем частоты по широтно-импульсному способу на несущей частоте и с релейным управлением с переменной частотой, близкой к несущей.

Схема модели контура тока в трех реализациях показана на рис. 3.10.

Рисунок 3.10 — Схема моделей контура тока с различными реализациями На рис. 3.10 показаны схемы моделей контура тока в трех реализациях:

• а) с идеальным преобразователем частоты (эталон) — первый контур;
• б) с управлением преобразователя по широтно-импульсному закону — второй контур;
• в) с релейным законом управления — третий контур.

Цепи обратной связи всех контуров одинаковы, параметры регулятора тока соответствуют расчетным оптимальным значениям. Параметры регулятора при релейном управлении выбраны таким образом чтобы частота коммутации примерно соответствовала частоте несущей при широтно-импульсном управлении 2500 Гц. Ширина гистерезиса принята ± 0,2 В (при максимальном сигнале ±10 В), выходной сигнал (сигнал преобразователя частоты) двухпозиционный ±311,1 В.

Для управления по широтно-импульсному закону используем блок из состава библиотеки Simulink — Discrete PWM Generator с некоторым изменением. Выбираем управление однофазным мостом преобразователя, вводим значение несущей частоты преобразователя 2500 Гц (при максимальной частоте выбранного типа преобразователя 3000 Гц), рекомендуемый интервал моделирования этого блока 5−6 с оставляем без изменения.

Максимальная амплитуда выходного сигнала ±10 В, амплитуда выходных импульсов ±311,1 В.

Результаты моделирования реакции каждого контура на входной сигнал 10 и 1 В сведены для сравнения на одну диаграмму (рис. 3.11, 3.12).

Рисунок 3.11 — Результат моделирования реакции контура тока на сигнал 10 В.

Рисунок 3.12 — Результат моделирования реакции контура тока на сигнал 1 В.

Анализ полученных результатов моделирования позволяет утверждать, что контуры тока с реальными преобразователями выполнили поставленную задачу: на выходе сформирован ток с средним значением 15,2 А. Амплитуда пульсаций не превышает 5% и составляет 0,7…0,8А, частота пульсаций с ШИМ — 2500 Гц, для релейного управления чуть менее 2500 Гц. При входном воздействии 1 В регуляторы не насыщаются, быстродействие стало оптимальным, реальные преобразователи отработали оптимальное быстродействие и формально можно утверждать, что с релейным преобразователем качество управления улучшилось (время переходного процесса уменьшилось и перерегулирование исчезло).

Принимаем такую реализацию контура тока (с преобразователями) при проектировании контуров управления потоком и скоростью.