Имитационная модель двухуровневого АИН на IGBT в среде MatLab-Simulink

Имитационная модель представлена на рисунке 4. Модель является базовой и состоит из источника постоянного напряжения, который моделиру­ется идеальным, не имеющим внутреннего сопротивления [6].

Рисунок 4 - Имитационная модель двухуровневого АИН с ШИМ

Двухуровневый ПЧ представляет собой АИН, собранный по трех­фазной мостовой схеме с ключами IGBT, встречно-параллельно транзи­сторам включены диоды, предназначенные для пропускания индуктив­ных токов при активно-индуктивной нагрузке в момент коммутации.

При скалярном принципе регулирования выходных параметров ПЧ [3], что характерно для рассматриваемых электроприводов большой мощности, работающих в продолжительном режиме, исполь­зуется традиционный закон управления: U / f = const. Это соотношение (формула М.П. Костенко) применяется для механизмов с вентилятор­ным характером нагрузки, включая все компрессоры, когда нет необ­ходимости при снижения скорости стабилизировать момент.

Исходя из схемы замещения ВВ машины, можно поло­жить r 1 = 0. Тогда при изменении напряжения по принятому закону управления ток намагничивания и, следовательно, поток статора Ф₁ остаются постоянными при регулировании скорости двигателя. При таком способе скалярного регулирования ВВ двигателей их макси­мальный момент в диапазоне скоростей 10:1 остается практически не­изменным.

При моделировании используются следующие значения индексов ШИМ: при частоте инвертора 50 Гц индекс модуляции равен 1; при частоте инвертора 30 Гц равен 0,6; при частоте 15 Гц индекс модуля­ции равен 0,3. Напряжение инвертора при этом меняется в соответст­вии с известным выражением: U_ab = m ^U, а напряжение источника постоянного напряжения принимается при питании от сети 6 кВ, Ud = 9798 В.

Трехфазные измерители напряжения и тока предназначены для представления результатов моделирования в виде, удобном для ото­бражения их на осциллографах. Нагрузкой инвертора является высоко­вольтный асинхронный двигатель, в модели он представляется своей Г-образной схемой замещения. Между инвертором напряжения и на­грузкой установлен Г-образный электрический фильтр, предназначен­ный для сглаживания выходного напряжения инвертора до заданного уровня коэффициента гармоник.

2.2 Имитационная модель ПЧ с многообмоточным трансформато­ром и каскадным соединением инверторных модулей

Имитационная модель ПЧ с многообмоточным трансформато­ром и каскадным соединением инверторных модулей (для одиннадцати-уровневого инвертора напряжения) в среде MatLab-Simulink представле­на на рисунке 5. Инвертор состоит из пятнадцати ячеек однофазных двух­уровневых инверторов, соединенных в звезду по пять ячеек последова­тельно в луче. Одиннадцать уровней линейного напряжения достигают­ся последовательным соединением пяти источников напряжения в каж­дой фазе плюс нулевое значение. Напряжение каждого из источников принимается Ud = 979,8 В. Остальные элементы модели, фильтр, на­грузка, измерительные элементы аналогичны предыдущим моделям.

Рисунок 5 - Имитационная модель одиннадцати-уровневого инвертора

Имитационная модель ПЧ по двухтрансфторматорной схеме с низковольтным АИН в среде MatLab-Simulink отличается от пред­ставленной на рисунке 4 тем, что в нее добавлен блок трансформатора, а напряжение источника постоянного напряжения принимается рав­ным Ud = 1126 В. В этой связи между АИН и АД устанавливается по­вышающий трансформатор для согласования, инвертируемого напря­жения с номинальным напряжением ВВ машины.

Имитационная модель ПЧ с трехуровневым АИН на IGBT или IGCT в среде MatLab-Simulink состоит из двух источников постоянного напряжения с общей точкой, которые моделируются как идеальные ис­точники напряжения без внутреннего сопротивления. Поэтому она отли­чается от модели на рисунке 4 наличием блока трехуровнего моста. Ампли­туда напряжения АИН формируется двумя последовательно включенны­ми инверторами напряжения при напряжении каждого Ud = 4899 В.