DC7 - 四象限斩波器 200 HP 直流驱动

本示例展示了DC7四象限斩波器直流驱动在速度调节期间的工作情况。

C.Semaille, Louis-A. Dessaint (蒙特利尔高等技术学院)

描述

该200 HP直流电机由恒定的150 V直流励磁电压源单独励磁。电枢电压由一个由两个PI调节器控制的IGBT变换器提供。该变换器由一个515 V直流母线供电，该母线通过对380 V交流50 Hz电压源进行整流获得。为了在动态制动模式下限制直流母线电压，在二极管整流器和DC7模块之间增加了一个制动斩波器。

第一个调节器是速度调节器，其后是电流调节器。速度调节器输出电流控制器使用的电枢电流参考值（标幺值），以获得达到期望速度所需的电磁转矩。速度参考值的变化率遵循加速和减速斜坡，以避免突然的参考值变化，这种变化可能导致电枢过流并使系统失稳。电流调节器通过计算四个IGBT器件（脉宽调制）的5 kHz脉冲的适当占空比来控制电枢电流。为了获得正确的系统行为，IGBT器件1和4的瞬时脉冲值与IGBT器件2和3的瞬时脉冲值相反。这产生了获得所需电枢电流所需的平均电枢电压。为了限制电流振荡的幅度，一个平波电感与电枢电路串联。

仿真

开始仿真前，通过GUI模块（'初始状态设置’按钮和’Cbus’变量）将初始母线电压设置为515 V。

开始仿真。您可以在示波器上观察电机电枢电压和电流、四个IGBT脉冲以及电机速度。电流和速度参考值也会显示。

电机与一个线性负载耦合，这意味着负载的机械转矩与速度成正比。

速度参考值在 t = 0 s 时设置为 500 rpm。观察到电机速度准确地跟随参考斜坡（+400 rpm/s）并在 t ≈ 1.3 s 时达到稳态。

电枢电流很好地跟随电流参考值，响应时间快且纹波小。注意电流纹波频率为 5 kHz。

在 t = 2 s 时，速度参考值降至 -1184 rpm。电流参考值减小以降低电磁转矩，并在负载转矩的帮助下使电机减速。

在 t = 2.2 s 时，电流反向以产生制动电磁转矩（动态制动模式）。这导致直流母线电压升高。

在 t = 3.25 s 时，电机达到 0 rpm，负载转矩反向变为负值。负电流现在产生加速电磁转矩，使电机能够跟随负速度斜坡（-400 rpm/s）。在 t = 6.3 s 时，速度达到 -1184 rpm 并稳定在其参考值附近。

注释

1. 电力系统已使用 1 us 的时间步长进行离散化。速度和电流控制器分别使用 100 us 和 20 us 的采样时间，以模拟微控制器控制设备。

2. 为了减少存储在示波器内存中的数据点数，使用了 25 的抽取因子。因此，某些瞬变过程可能不会显示在示波器上。要查看详细的仿真结果，请将抽取因子减小到 1。

3. 通过在图形用户界面的"模型详细级别"菜单中选择"平均值"，可以使用采用平均值变换器的简化版本模型。然后，时间步长可以增加到控制系统的最小采样时间值。在本示例中，可以通过在工作区键入 Ts = 20e-6 来完成此操作。另请参见 dc7_example_simplified 模型。

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