Целью данной работы является овладение технологией сборки модели системы электрического вала на двух асинхронных двигателях с фазными роторами в пакете SimPowerSystems для использования в лабораторной работе по дисциплинам «Математическое моделирование электромеханических систем» и «Электрический привод». За основу принята математическая модель из электронного ресурса [1]. Показаны пути поиска разделов необходимых элементов схемы электропривода, позволяющих студентам без больших потерь времени получить необходимые характеристики. Полезные рекомендации по работе в SimPowerSystems даны в работах [2], [3], [4], [5].

Общая схема системы показана на рис. 1.

Рис. 1. Электропривод на базе асинхронного двигателя с векторным управлением

Асинхронные двигатели (Asynchronous Machine 1 и 2) представлены блоками Asynchronous Machine SI Units из раздела Machines библиотеки SimPowerSystems (Simscape) (рис. 2).

Рис. 2. Расположение блока асинхронного двигателя (Asynchronous Machine SI Units)

Параметры асинхронных двигателей (тип MTF412-6 на 36 кВт) задаются одинаковыми, как показано на рис. 3. Чтобы характеристики асинхронных двигателей не совпадали, в параметрах второго двигателя примем приведенный момент инерции к валу двигателя J больше на 1%.

Рис. 3. Параметры асинхронного двигателя

Блок трехфазного программируемого источника напряжения (Three-Phase Programmable Voltage Source) находится в разделе Electrical Sources библиотеки SimPowerSystems (рис. 4). Элемент «Земля» (Ground), подключаемый к источнику питания, следует взять из раздела Elements (рис. 4).

Рис. 4. Расположение блоков Three-Phase Programmable Voltage Source и Ground

В параметрах источника напряжения необходимо установить значения напряжения (Amplitude (Vrms)), фазы (Phase) и частоты (Freq.) согласно рис. 5.

Рис. 5. Параметры трехфазного программируемого источника напряжения

Наброс нагрузки задается в блоках Step 1 и Step 2, параметры которых приведены на общей схеме (рис. 1).

Для работы модели необходим блок Powergui, который можно найти в разделе Fundamental Blocks библиотеки SimPowerSystems. Параметры этого блока приведены на рис. 6.

Рис. 6. Параметры блока Powergui

Блок шинного селектора (Bus Selector) предназначен для измерения характеристик машины. В библиотеке Simulink раскрываем следующий путь до группы блоков «Разводка сигнала» (Signal Routing) (рис. 7). Переносим блок Bus Selector на рабочее поле.

Рис. 7. Расположение блока Bus Selector в окне библиотеки Simulink

Открываем блок шинного селектора. Из списка механических характеристик (Mechanical) выбираем электромагнитный момент (Electromagnetic torque Te (N*m)) и скорость вращения ротора (Rotor speed (wm)) и добавляем их в список выбранного (Selected signals) кнопкой Select (рис. 8).

Рис. 8. Выбор характеристик в блоке Bus Selector

Для перевода скорости из рад/с в об/мин необходимо добавить блок Gain и установить в нём значение 30/pi.

Результаты моделирования электропривода на базе асинхронных двигателей (MTF412-6), работающих на электрический вал, даны на рис. 9.

Рис. 9. Графики скорости и электромагнитного момента с набросами нагрузок на двигатели при t₁ = 2,5 с и t₂ = 2,7 с

Примечание: во избежание ошибок при запуске расчета модели необходимо открыть меню Simulation, выбрать Model Configuration Parameters. В открывшемся окне в меню Diagnostics перейти к пункту Connectivity и установить значение Mux blocks used to create bus signals: error, как показано на рис. 10.

Рис. 10. Окно параметров модели

Литература:

1. SimscapePowerSystemsExamples [Электронный ресурс] // MathWorks. – Режим доступа: www.mathworks.com/help/physmod/sps/examples.html.
2. Герман-Галкин С. Г. Matlab & Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК. – СПб.: КОРОНА-Век, 2008. – 368 с.
3. Герман-Галкин С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0: Учебное пособие. – СПб.: КОРОНА принт, 2007. – 320 с.
4. Черных И. В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. – М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008. – 288 с.
5. Терёхин В. Б. Моделирование систем электропривода в Simulink (Matlab 7.0.1): учебное пособие / В.Б. Терёхин; Национальный исследовательский Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. – 292 с.