Effects of Single Phase AC/DC Converter Drive on the Torque-Speed Characteristic of DC Motor

ABSTRACT

This paper describes a MATLAB/Simulink realization of the DC motor speed control method by controlling the voltage applied to the armature circuit using single phase AC/DC converter drive. A comparison between the application of single phase semi converter and single phase full converter is presented. Torque-speed characteristics are obtained for different values of firing angle to demonstrate its effect on the linearity of the characteristic.

INTRODUCTION

  MATLAB with its toolboxes such as Simulink and SimPowerSystems is one of the most popular software packages, which has been used to support and enhance electric machinery courses . There are many methods of speed control of DC motors, namely field control, armature voltage control, and armature  resistance control methods . In practice, the commonly method used to control the DC motor speed is the armature voltage control method. In this method, a power electronic converter controllable rectifier or PWM chopper will supply the DC motors. Therefore, nonlinear torque-speed characteristics would be observed in the DC motor performance . This paper presents a Simulation model of a DC motor speed control method in which a single phase C/DC semi and full converters drive are used to control the voltage applied to the armature. Torque speed characteristics are obtained for different values of firing angle to demonstrate its effect on the linearity of the characteristic.  To analyze the torque speed characteristics using the equivalent circuit, the dynamic and steady-state models are needed. The schematic representation of the model of a separately excited DC motor is shown in Fig.1. In this figure, Vt is the terminal voltage applied to the motor, Ra and La are the resistance, and inductance of the armature circuit; respectively; Rf and Lf are the  resistance, and inductance of the field circuit, respectively; Ea is the generated speed voltage; ωm is the angular speed of the motor; Te and Tl are the  electromagnetic torque developed by the motor and the mechanical load torque opposing direction.

چکیده

این مقاله یک تحلیلی از MATLAB / Simulink از روش کنترل سرعت موتور DC با کنترل ولتاژ اعمال شده به مدار آرماتور با استفاده از درایو مبدل AC / DC تک فاز را توصیف می کند. مقایسهای بین استفاده از مبدل نیمه تک فاز و مبدل تک فاز ارائه شده است. خصوصیات سرعت گشتاور برای مقادیر مختلف زاویه شلیک برای نشان دادن اثر آن بر خطی بودن مشخصه بدست می آید.

مقدمه

MATLAB با جعبه ابزار خود مانند Simulink و SimPowerSystems یکی از محبوب ترین بسته های نرم افزاری است که برای پشتیبانی و افزایش دوره های برق مورد استفاده قرار می گیرد. روش های متعددی برای کنترل سرعت موتور DC وجود دارد: کنترل میدان، کنترل ولتاژ آچار و روش های کنترل مقاومت در برابر مقاومت. در عمل، روش معمولی برای کنترل سرعت موتور DC، روش کنترل ولتاژ آچار است. در این روش، یک رکتیفایر کنترل کننده مبدل قدرت الکترونیک یا هلی کوپتر PWM موتورهای DC را عرضه خواهد کرد. بنابراین، ویژگی های سرعت گشتاور غیر خطی در عملکرد موتور DC مشاهده می شود. این مقاله یک مدل شبیه سازی یک روش کنترل سرعت سرعت موتور DC ارائه می دهد که در آن یک درایو نیمه کامل و یک مبدل کامل تک فاز برای کنترل ولتاژ اعمال شده به آرماتور استفاده می شود. ویژگی های سرعت گشتاور برای مقادیر مختلف زاویه شلیک برای نشان دادن اثر آن بر خطی بودن مشخصه بدست می آید. برای تجزیه و تحلیل ویژگی های سرعت گشتاور با استفاده از مدار معادل، مدل های پویا و حالت پایدار مورد نیاز است. نمایش مقدماتی مدل موتور DC به صورت جداگانه هیجان انگیز در شکل 1 نشان داده شده است. در این شکل، Vt ولتاژ پایانه اعمال شده به موتور است، Ra و La مقاومت و القاء از مدار آرماتور است؛ به ترتیب؛ Rf و Lf به ترتیب مقاومت و القایی مدار میدان هستند. Ea ولتاژ سرعت تولید شده است ωm سرعت زاویه ای موتور است؛ Te و Tl گشتاور الکترومغناطیسی است که توسط موتور و گشتاور مکانیکی جهت مخالف ایجاد شده است.

Year: 2010

Publisher : 14th International Middle East Power Systems Conference

By :  Mohamed. A. Enany

File Information: English Language/ 4 Page / size: 533 KB

Download

سال : 1389

ناشر : چهارمین کنفرانس بین المللی انرژی خاورمیانه بین المللی

کاری از : محمد A. Enany

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 4صفحه / حجم : KB 533

لینک دانلود