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DC7 - 4 象限チョッパー 200 HP DC ドライブ

この例では、速度制御時の DC7 4 象限チョッパー DC ドライブを示します。

C.Semaille, Louis-A. Dessaint (Ecole de technologie superieure, Montreal)

説明

200 HP DC モーターは、一定の 150 V DC 界磁電圧源で個別に励起されます。電機子電圧は 2 つの PI 制御器で制御される IGBT コンバーターにより供給されます。このコンバーターには、380 V AC 50 Hz 電圧源の整流により得られた 515 V DC 母線により電力が供給されます。発電ブレーキ モードにおいて DC 母線の電圧を制限するため、ダイオード整流器と DC7 ブロックの間にブレーキ チョッパーが追加されています。

最初の制御器は速度制御器で、その次は電流制御器です。速度制御器は、目的の速度に達するのに必要な電磁トルクを取得するために、電流制御器で使用する電機子電流指令値を出力します (p.u. 単位)。速度指令の変化率は、急激な指令値の変化により電機子過電流が発生してシステムが不安定にならないように、加速および減速ランプに従います。電流制御器は、4 つの IGBT デバイスの 5 kHz パルスの適正なデューティ比を計算して電機子電流を制御します (パルス幅変調)。システムが正常に動作するように、IGBT デバイス 1 および 4 の瞬間パルス値は IGBT デバイス 2 および 3 の逆になっています。これにより、目的の電機子電流を得るために必要な平均電機子電圧が生成されます。電流の振動の振幅を抑えるため、平滑化インダクタンスが電機子回路と直列に接続されます。

シミュレーション

シミュレーションを始める前に、GUI ブロック ([Initial States Setting] ボタンと変数 "Cbus") で母線電圧の初期値を 515 V に設定します。

シミュレーションを開始します。モーター電機子の電圧と電流、4 つの IGBT パルスおよびモーターの回転数をスコープで観察できます。電流および速度の指令値も表示されます。

モーターは線形負荷と連動しています。つまり、負荷の機械的なトルクは速度に比例します。

速度指令は t = 0 秒で 500 rpm に設定されています。モーターの回転数は指令値ランプ (+400 rpm/s) に正確に追従し、およそ t = 1.3 秒で定常状態に達します。

電機子電流は電流指令値によく従い、応答時間は短くリップルも小さくなっています。電流のリップル周波数は 5 kHz です。

t = 2 秒で、回転数の指令値は -1184 rpm に設定されています。電流の指令値が低下して電磁トルクが低下し、負荷トルクによりモーターが減速します。

t = 2.2 秒で電流は反転し、ブレーキ電磁トルクを生成します (発電ブレーキ モード)。これにより、DC 母線電圧が上昇します。

t = 3.25 秒でモーターは 0 rpm に達し、負荷トルクは反転して負の値になります。負の電流により加速電磁トルクが生成され、モーターが負の速度ランプ (-400 rpm/s) に追従できるようになります。t = 6.3 秒で回転数は -1184 rpm に達し、指令値の周辺で安定します。

メモ:

1) 電力システムは 1 us のタイム ステップで離散化されています。マイクロコントローラーの制御デバイスのシミュレーションを実行するために、速度制御器と電流制御器はそれぞれ 100 us および 20 us のサンプリング時間を使用しています。

2) スコープ メモリに格納される点数を減らすため、間引き係数に 25 を使用します。このため、一部の遷移がスコープに表示されない場合があります。詳細なシミュレーション結果を表示するには、間引き係数を 1 に減らします。

3) 平均値コンバーターを使用した簡略版のモデルは、グラフィカル ユーザー インターフェイスの [Model detail level] メニューで [Average] を選択すると使用できます。この場合、タイム ステップは制御システムのサンプル時間の最小値まで増加させることができます。これを実行するには、この例の場合であれば、ワークスペースで「Ts = 20e-6」と入力します。dc7_example_simplified モデルも参照してください。

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