Wang Wei, Wang Jingwen
(Institut de technologie de Ordos, en Mongolie intérieure Erdos 017000)
: Se concentre sur la MATLAB / Simulink modèle de simulation moteur à courant continu sans balais (moteur DC sans balais, BLDCM) noyau de contrôleur petit système de machine de l'eau du vent. Le principe de fonctionnement du moteur à courant continu sans balais, le système de contrôle de pompage de l'eau pour petit vent modélisation mathématique et la simulation, en mettant l'accent sur le fonctionnement de la vitesse de BLDCM du système en boucle fermée est simulée, le système de contrôle de vitesse en boucle garantie peut être mis en oeuvre , peut augmenter automatiquement la quantité d'eau en fonction du vent.
: Moteur sans balai à courant continu; simulation MATLAB / Simulink, le contrôle de vitesse en boucle fermée
: TM381 Code du document: ADOI: 10,19358 / j.issn.1674-7720.2017.02.023
Format de référence : Wang, Wang Jingwen étude Simulation [J] hors réseau des systèmes d'eau de la machine à vent fournissent un contrôle intelligent SES APPLICATIONS, 2017,36 (2): 74-77.
0 introduction
Avec l'application du principe du développement continu de l'électronique de puissance et de terre rare matériau d'aimant permanent, le moteur à courant continu sans balais de son rendement élevé, couple de démarrage élevé, facteur de puissance élevé et de nombreux autres avantages sont de plus en plus utilisés dans la haute performance, une haute fiabilité du boîtier [1]. Les systèmes d'eau de vent utilisant de l'énergie propre - sous forme de l'énergie éolienne d'énergie, entraînant le moteur à courant continu sans balais (le BLDCM) de travail, et de modifier de manière intelligente la quantité d'eau en fonction de la taille de l'éolienne, présente des avantages notables sur l'environnement, l'efficacité énergétique et sociale et il a de bonnes perspectives de développement.
Le principe de base du système 1
eau éolienne hors réseau conventionnel principalement par un système d'alimentation en courant alternatif, le moteur et le contrôleur, une pompe centrifuge est constituée de trois parties, la structure de base représentée sur la figure 1, dans lequel la section d'alimentation en courant alternatif est souvent constitué par les éoliennes.
Cet article se concentre sur le fonctionnement du moteur à courant continu sans balais. Moteur sans balais à courant continu en termes de sa structure de base, peut être considérée par le système électronique d'un circuit de commutation de moteur, un moteur synchrone à aimant permanent et un capteur de position constitué de trois, et le schéma de principe représenté sur la figure 2.
alimentation en courant continu à travers le circuit de commutation pour les enroulements de stator du moteur, un capteur de position de rotor est situé à une position quelconque du rotor est détectée. L'unité de commande principale génère le signal de rétroaction de position de rotor logique de commutation d'un capteur de position de rotor, et intégré avec le signal PWM signal de commande de configuration logique. Le signal de commande est amplifié par le circuit de commande à la grille de l'inverseur de chaque commutateur de puissance, pour activer et désactiver la commande de commutateur de puissance relié au stator, contrôlant ainsi les enroulements de phase respectifs du moteur sont activés dans un certain ordre travail, de sorte que le cycle de travail, le moteur est mis en rotation dans une direction déterminée par l'attraction magnétique de la séquence.
2 Modélisation
En utilisant la boîte à outils MATLAB émulation de Simulink, le logiciel est un système de simulation dynamique bien connue développée par MathWorks, nous pouvons simuler système linéaire et non linéaire, continu et non continu ou un système hybride, et peut facilement modifier les paramètres de simulation [ 2].
Le système de simulation par une alimentation en courant alternatif, un redresseur, un inverseur, le corps du moteur courant continu sans balai, le contrôleur de logique de commutation, constitué de couple de charge. Dans lequel la charge est une charge centrifuge, qui est proportionnelle au carré du couple de charge et de vitesse, le fonctionnement en régime permanent du moteur peut être réalisé par la sélection d'un facteur d'échelle approprié, le présent système est de sélectionner le paramètre TL = 0,0000052n2, petit configuration de la simulation du système de contrôle des eaux de vent représenté sur la figure 3.
2.1 modèle mathématique du corps du moteur
Sur la base des caractéristiques principales de « deux états de conduction de phase triphasé six coupleur en étoile » sans balai moteur à courant continu, pour simplifier l'analyse, la modélisation de simulation est généralement supposé que [2]:
(1) un espace de champ magnétique d'onde carrée, et la distribution de champ magnétique symétrique des enroulements à trois phases;
(2) cogging négligeable, le processus de changement de phase et l'influence de la réaction d'induit et analogues;
(3) une surface d'enroulement continu est distribué uniformément dans le stator;
(4) un circuit magnétique non saturé, ce qui exclut les pertes par courants de Foucault et hystérésis.
Dans ces hypothèses, peuvent être obtenus « deux phases étoiles couplées à trois phases de six état de conduction » Modèle mathématique du moteur à courant continu sans balais.
équation de tension est la suivante:
Dans lequel, ua, ub, uc sont tension de phase de bobinage triphasé; ea, eb, ec d'un enroulement triphasé force de retour électromotrice, la résistance statorique R & lt par phase d'enroulement; ia, ib, ic pour le stator triphasé courant d'enroulement de phase ; l est l'inductance propre de chaque enroulement de phase; M est l'inductance mutuelle entre deux enroulements de phase.
équation mathématique couple électromagnétique:
Dans lequel, Ea, Eb, ec d'une force de retour d'enroulement triphasé électromotrice, ia, ib, ic pour le courant de phase de bobinage triphasé.
L'équation de mouvement du rotor est:
Si, Te est le couple électromagnétique, TL est le couple de charge, J est le moment d'inertie du rotor et la charge.
Le modèle mathématique résultant peut être mis en place au-dessus du corps de moteur BLDCM, dans lequel le module d'EMF de retour mis en oeuvre par une table de consultation [3].
2.2 Modèle d'onduleur
Un inverseur de moteur courant continu sans balai est une structure en pont triphasé, composé principalement de six transistors de puissance et des diodes de roue libre 6, le modèle de simulation est représentée sur la Figure 4.
Il fonctionne comme un mode de conduction à deux phases, à savoir, à chaque instant il y a deux MOSFET de puissance, chaque cycle 1/6 (60 ° d'angle électrique) temps de commutation. La rotation vers l'avant du moteur est mis en marche séquentiellement chaque tube d'alimentation est: VT6, VT1 VT1, VT2 VT2, VT3 VT3, VT4 VT4, VT5 VT5, VT6 VT6, VT1, le commutateur de signal est constitué maître CHIP déterminé en fonction du signal logique de commutation généré par un capteur de position de rotor.
2,3 commutation logique et le modèle de signal de commande
BLDCM enroulements sont réalisés à commutation par détection de la position du rotor [4]. Chaque signal de commande de commutation de puissance est une fonction de la position du rotor par la méthode de la table peut facilement générer des signaux de commutation logique de la puissance respective des commutateurs sur la base du signal de position de rotor.
Dans la simulation, le signal retour de PWM est un signal de courant généré par le signal d'onde triangulaire, la commande de vitesse PI est sortie en tant que signal de courant continu donné, en superposant les deux liaisons donnera une amplitude d'hystérésis, la largeur onde PWM équidistants.
Chaque signal de commande peut être obtenu après que le signal logique de commutation de commutateur et le signal PWM est par opération AND, un tube d'interrupteur d'alimentation VT1 ~ signaux de commande respectifs VT6 représenté sur la. Figure 5.
2.4 modèle redresseur
Un redresseur pour convertir un courant alternatif en BLDCM courant continu désiré, est représenté sur la Fig. 6 du circuit redresseur en pont triphasé 0 ° état conducteur, dans lequel le pont est constitué d'un SimPowerSystems triphasé du pont universel, par un signal de déclenchement G 6 fournit au générateur d'impulsions de synchronisation [5].
courant alternatif et régler le générateur d'impulsions de fréquence d'impulsions de synchronisation de 50 Hz, 6 angle d'amorçage est de 0 °. Parallèle avec la capacité de sortie pour stabiliser la tension de sortie est grande, et il a été ajouté aux deux extrémités de l'onduleur.
3 Simulation et analyse
Définir les paramètres de simulation sont les suivants:
Nombre de paires de pôles p = 2, chaque phase de la résistance de l'enroulement d'induit R = 2 , l'inductance L = 4,2 mH, l'inductance mutuelle M = 0,2 mH, la force contre-électromotrice coefficient ke = 0,635 V · rad / s, le moment d'inertie du rotor J = 2 × 10-3N · m · s2, le temps de simulation est de 0,2 s, l'étape d'échantillonnage de simulation de 1 x 10-6 s.
système de tension d'entrée AC valeur efficace U1, que la vitesse n donnée, la tension d'entrée maximale du système est de 120 V, la tension d'entrée nominale de 85,5 V, la tension de coupure automatique est 25 V.
La simulation du système, la tension d'entrée est observé respectivement 120 V, 85,5 V, lorsque la tension de sortie du redresseur 25 V Ud, A phase armature courant IA, A ea de force arrière électromotrice, la vitesse de rotation et de couple Te n résultats de simulation de la forme d'onde de la figure 7. ~ 10 représenté sur la figure.
La figure 8 montre la figure 7, une vitesse donnée de 1200 tr / min, la tension d'entrée est la tension maximale et la tension nominale, la vitesse du moteur est maintenue à 1200 tr / min, le couple électromagnétique du moteur, le courant et d'autres paramètres normaux, bonne performance du système.
Vu de la Fig. 8, fig. 9, la tension nominale, la vitesse réelle du moteur est la vitesse suit de toujours, les paramètres du moteur de couple électromagnétiques telle variation avec un changement de vitesse prédéterminé donné, le système peut ajuster la quantité d'eau.
Selon les formes d'onde de simulation des Fig. 7 à 10 peuvent également être obtenus par un rapidement et en douceur U02.34U1 du circuit redresseur en pont triphasé disponible, à une vitesse de rotation donnée, le système en réponse à la vitesse de rotation, le couple électromagnétique, le courant de phase et un potentiel opposé rapidement l'état d'équilibre est atteint, l'ondulation du couple électromagnétique est faible, l'analyse théorique et les formes d'onde respectives coïncident moteur à courant continu sans balais.
Résultats de la simulation complet, le BLDCM peut augmenter automatiquement la vitesse de rotation de l'amplitude de tension d'entrée, de sorte que petit réseau d'eau de vent peut augmenter de manière intelligente la quantité d'eau en fonction du vent. Lorsque suffisamment le vent, le fonctionnement en boucle fermée, la demande en eau est importante, de sorte que le travail BLDCM vitesse nominale, heure de la demande d'eau, pour une vitesse donnée par exécuter manuellement le moteur à la vitesse nominale à une vitesse de rotation donnée, pour satisfaire les besoins en eau, lorsque le vent est insuffisante pour que la tension appliquée à l'extrémité de stator BLDCM est pas si élevé à faible vitesse, de mauvaises conditions de fonctionnement du moteur.
4 Conclusion
Basé sur le modèle mathématique d'un courant de moteur à courant continu sans balais et proposé double système de contrôle de vitesse en boucle fermée. L'utilisation du modèle de simulation Matlab / Simulink du système de contrôle BLDCM, l'ensemble du modèle de simulation du système pour vérifier la forme d'onde coincident résultante avec la forme d'onde théorique, ce qui prouve la faisabilité du système. En analysant les différentes tensions d'entrée, sous différentes conditions de fonctionnement pour une vitesse de moteur donnée, le système peut augmenter automatiquement la vitesse de tirage en fonction du niveau de tension d'entrée, et pour obtenir un contrôle de vitesse en boucle fermée à l'intérieur d'une certaine plage.
références
. Press, 2009 Science: [1] Le système de commande de moteur à courant continu de DÉLIBÉRATIONS [M] Pékin.
[2] Wang, Liujing la modélisation et l'analyse de défaut de système d'entraînement de moteur à courant continu de Lin [J] la technologie de contrôle, 2010,29 (12): 35-39.
[3] Yang Lemei nouveau procédé de commande du système de moteur à courant continu sans balais modélisation et de simulation Matlab-[J] Qingdao University, 2008, 23 (4): 61-65.
[4] Yezhen Feng, Lei Huai simulation juste Matlab de système de commande du moteur courant continu sans balai sur la base de micro-moteur, 2006,12 (3) [J]: 22-26.
[5] Yao juin modélisation Ma Songhui .Simulink et simulation [M] Xi'an: Xi'an Université de science et de la technologie d'édition, 2002.
