基于RT-LAB輔助發(fā)電機勵磁控制的實時仿真研究與實現(xiàn)

2018-06-27 10:38高錦慧尚林岳李竹可

現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化 2018年6期

趙芳，高錦慧，尚林岳，李竹可

（中車永濟(jì)電機有限公司，陜西西安 710016）

引言

輔助發(fā)電機的勵磁控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計完成后，通過半實物仿真試驗驗證，可以保證實際裝置及軟件程序的可行性和可靠性。本文利用RT-LAB平臺搭建了某軌道車輔助發(fā)電機勵磁控制的半實物仿真測試環(huán)境,其中勵磁控制方式采用滯環(huán)控制[1]。在RT_LAB下借助仿真軟件搭建輔助發(fā)電機主回路模型，其中先使用電源為74 V蓄電池給輔發(fā)勵磁機供電，當(dāng)輔發(fā)發(fā)出的線電壓大于60 V后啟動SCR。通過勵磁控制算法，控制SCR將輔發(fā)輸出三相交流進(jìn)行整流，并輸送到輔發(fā)勵磁繞組兩端。當(dāng)輔助發(fā)電機輸出的線電壓超過110 V后，切除74 V蓄電池，僅通過SCR提供勵磁電壓，進(jìn)行自勵磁。柴油機轉(zhuǎn)速從800 r/min一直升到1 800 r/min，頻率逐漸升高，輸出的電壓也隨著升高（線電壓與頻率之比恒定為22/9）。當(dāng)柴油機從1 800 r/min降到800 r/min，頻率逐漸降低，通過勵磁控制，輸出的電壓隨之降低，始終滿足恒壓頻比（22/9）。在模型中，柴油機的轉(zhuǎn)矩直接由上位機給定。

1 半實物仿真硬件平臺搭建

在半實物仿真測試系統(tǒng)中，勵磁控制單元為真實設(shè)備，搭建實現(xiàn)勵磁控制輔助發(fā)電機的主電路模型、數(shù)字輸入量、數(shù)字輸出量、模擬量輸出等模型運行在仿真機中。半實物仿真硬件平臺主要包括：上位機、RT-LAB仿真機[2]、信號調(diào)理箱和勵磁控制單元及示波器。其中仿真機的作用為：1）模擬蓄電池和輔助發(fā)電機等勵磁控制的被控對象；2）將勵磁控制所需要的電壓、電流等模擬量輸出送給勵磁控制單元中，對被控對象進(jìn)行控制。圖1為半實物仿真硬件平臺實物圖。

圖1 半實物仿真硬件平臺實物圖

2 建模及測試

2.1 基于RT_LAB的模型建立

在RT_LAB的軟件中，依據(jù)RT_LAB的規(guī)則搭建主界面模型，包含SM控制系統(tǒng)模型和SC顯示系統(tǒng)模型如圖2所示。在SM控制系統(tǒng)模型中，根據(jù)脈寬轉(zhuǎn)換角度邏輯如下頁圖3所示。

圖2 主界面

圖3 脈寬轉(zhuǎn)換角度的邏輯

2.2 測試步驟及結(jié)果

按照系統(tǒng)要求，根據(jù)司機手柄擋位給定對應(yīng)轉(zhuǎn)速，記錄電壓和頻率的半實物仿真結(jié)果，與理論計算進(jìn)行對比，通過壓頻比計算驗證勵磁控制為恒壓頻比控制模式。

第一步，首先從800 r/min按手柄擋位，一級一級上升轉(zhuǎn)速至1 800 r/min。

1）初始狀態(tài)，轉(zhuǎn)速給定為800 r/min，輔發(fā)SCR不啟動。

首先運行RT_LAB模型，通過蓄電池提供輔發(fā)勵磁電壓，此時不啟動輔發(fā)SCR。模型運行達(dá)到穩(wěn)態(tài)，給定轉(zhuǎn)速為800 r/min，輔助發(fā)電機輸出線電壓為60.13 V，輔發(fā)勵磁電壓為14.6 V，輔發(fā)勵磁電流為40.66 A 。

2）手柄擋位為1擋，啟動輔發(fā)SCR調(diào)節(jié)，柴油機給定800 r/min時,頻率為40 Hz。

通過示波器觀測，勵磁板輸出的脈沖1(黃色)及勵磁板采集的輔發(fā)線電壓波形4（綠色）如圖4。