Система управления электроприводов

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Т.Ф. ГОРБАЧЕВА»

КАФЕДРА ЭЛЕКТРОПРИВОДА И АВТОМАТИЗАЦИИ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовой работе по дисциплине:

«Система управления электроприводов»

Вариант №6

Выполнил:

Ст. гр. ЭАб-131

Пономаренко А.А.

Проверил:

Семыкина И.Ю.

Кемерово2016

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1.НАСТРОЙКА СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1.1 Исходные данные

1.2 Выбор двигателя

1.3 Исследование объекта управления

1.4 Расчет системы управления

1.5 Синтез принципиальной электрической схемы

2.НАСТРОЙКА СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ВЕКТОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

2.1Электрический преобразователь

2.2Требования к качеству регулирования

2.3Выбор электропривода

2.4Выбор преобразователя частоты

2.5Исследование объекта управления

2.6Исследование регулируемого электропривода

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А



Введение

электропривод настройка двигатель асинхронный

Задачей КР является разработка для крановых механизмов систем управления электроприводов постоянного тока на примере привода перемещения тележки и переменного тока на примере привода подъема, отвечающих предъявляемым требованиям к качеству их переходных процессов.

1. НАСТРОЙКА СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Функциональная схема регулируемого электропривода, предлагаемая для привода перемещения кранового механизма, приведена на рис. 1.1. Регулирование угловой скорости двигателя М1 достигается изменением подводимого к якорю напряжения посредством реверсивного тиристорного преобразователя, включенного по трехфазной встречно-параллельной схеме с согласованным управлением выпрямительной и инверторной групп.

Рис. 1.1 Схема регулируемого электропривода по системе тиристорный преобразователь-двигатель

На одном валу с двигателем установлен тахогенератор BR1 для осуществления отрицательной обратной связи, сигнал которого пропорционален угловой скорости двигателя U_oc=k_cщ. Сигнал отрицательной обратной связи по току U_oт=k_тI_я снимается с датчика тока (ДТ), представляющего собой пропорциональный усилитель, необходимый для усиления сигнала с шунта R1. Сигналы обратных связей поступают в систему управления (СУ), выходе которой формируется сигнал управления U_y, который подается в блок фазового управления (БУТ) тиристорного преобразователя [1].

1.1 Исходные данные

Задачей первой части курсовой работы является разработка системы управления электроприводом постоянного тока на примере привода перемещения тележки отвечающей предъявляемым требованиям к качеству переходных процессов.

Общие данные

Предполагается, что система преодолевает нагрузку вязкого трения с k_м, равным отношению номинального момента сопротивления к номинальной угловой скорости двигателя при груженой тележке и нулю при разгруженной тележке;

· Коэффициент пропорциональности входного напряжения k_z=0,038 (В*с/рад);

· Коэффициент передачи тахогенератора k_с=0,2 (В*с/рад);

· Коэффициент передачи датчика тока: k_т = 0,015 (Ом);

· Максимальный входной сигнал БУТ: U_у=±12 (В).

Требования к качеству регулирования

При проектировании СУ электропривода перемещения кранового механизма необходимо обеспечить выполнение тахограммы движения, приведенной на рис.1.2. Для этого настройку регуляторов СУ необходимо производить таким образом, чтобы электропривод обеспечивал:

· Диапазон регулирования 100:1;

· Перерегулирование угловой скорости ?_щ 10 %;

· Ток якоря Ia2*Ian. Переходные процессы тока якоря должны соответствовать настройке на технический оптимум;

· Колебательность угловой скорости ;

Рис. 1.2 Тахограмма движения привода перемещения кранового механизма

Индивидуальные данные

· Система управления - подчиненное регулирование с компенсацией ЭДС;

· Максимальное время переходного процесса для разгона/торможения tпп=0,4 (с);

· Cтатическая ошибка д=3%.

Данные для мостового крана:

· Кран-балка подвесная, грузоподъемность (т);

· Длина цеха (м);

· Номинальная скорость вращения двигателя для электропривода перемещения (об/мин).

Данные принятые для решения учебной задачи:

· Линейная скорость движения тележки (м/c);

· КПД з=0,9;

· Передаточное число редуктора;

· Радиус приведения ;

· Коэффициент трения ;

1.2 Выбор двигателя

Расчет участков тахограммы движения электропривода перемещения

Общее время движения тележки по цеху: (с).

Время разгона и торможения составляет: (с), следовательно:

· время движения с установившейся скоростью:

· время движения на каждом горизонтальном участке:

Расчет статических нагрузок двигателя

Методика расчета статических и динамических нагрузок производится в соответствии с источником [2].

Грузоподъемность кран-балки составляет: (кг), следовательно масса тележки будет равна:

(кг).

Вес перемещаемого полезного груза:

Вес механизма:

Момент статической нагрузки приведенный к валу двигателя для механизмов передвижения, работающих на горизонтальном пути в производственном помещении, обусловленный силами трения, можно вычислить по формуле:

(Н*м),

где - коэффициент, учитывающий трение реборд колес о рельсы, возникающее вследствие возможного перекоса конструкции моста или тележки 1,5;

- вес перемещаемого полезного груза;

- общий вес незагруженного механизма;

- коэффициент трения в опорах ходовых колес 0,1;

- диаметр подшипников колес 0,01 (м);

- коэффициент трения качения ходовых колес 0,02;

- КПД передач механизма 0,9.

Момент статической нагрузки без тележки:

Процесс выбора двигателя происходит в несколько этапов [3]:

1. Расчет динамического момента на участках заданной тахограммы исполнительного механизма;

2. Построение нагрузочной диаграммы исполнительного механизма;

3. Выбор двигателя с грубой оценкой влияния динамических нагрузок;

4. Расчет нагрузочной диаграммы выбранного двигателя;

5. Проверка выбранного двигателя по нагреву.

1) Расчет динамического момента на участках заданной тахограммы

исполнительного механизма

Суммарный приведенный момент инерции двигателя:

(кг*м²).

Исходя из принятого для решения учебной задачи значения линейной скорости перемещения тележки по цеху, требуемое ускорение тележки можно найти как:

Приведенное значение ускорения:

.

Момент сопротивления двигателя на каждом участке с учетом статической и динамической составляющей будет определяться по формуле (1.1):

(1.1)

где

Построение нагрузочной диаграммы исполнительного механизма

По результатам расчетов была получена нагрузочная диаграмма исполнительного механизма, изображенная на рис.1.3.

Рис. 1.3. Нагрузочная диаграмма.

Выбор двигателя будет производиться по эквивалентной величине момента, определяемого по формуле (1.2).

(1.2)

Расчетное значение эквивалентного момента составило:

Диапазон возможной мощности для предварительного выбора двигателя:

номинальная мощность

максимальная мощность

2) Выбор двигателя с грубой оценкой влияния динамических нагрузок

По расчетным данным был выбран двигатель типа ДП-22, параметры приведены в таблице. 1.1

Таблица 1.1

Параметры двигателя ДП-22 [4]

Номинальная мощность	кВт
Номинальная скорость	об/мин
Номинальный ток	А
Номинальный магнитный поток
Сопротивление якоря с учетом добавочных полюсов
Число активных проводников якоря
Число параллельных ветвей якоря	2a=2
Число полюсов	2a=4
Момент инерции якоря	J=0,155 кг*м2

3) Расчет нагрузочной диаграммы выбранного двигателя

Нагрузочная диаграмма рис. 1.4 строится по аналогичному расчету, но с учетом момента инерции выбранного двигателя.

Рис. 1.4 Нагрузочная диаграмма двигателя.

4) Проверка выбранного двигателя по нагреву

Двигатель будет пригоден для дальнейшего использования при выполнении условия (1.3):

(1.3)

где а эквивалентный момент, полученный при пересчете с учетом момента инерции двигателя

Так как требуемое условие выполняется, предварительно выбранный двигатель ДП-22 можно использовать для построения модели.

1.3 Исследование объекта управления

Расчёт для модели ДПТ с ТП

Номинальная частота вращения:

Конструкционный коэффициент:

.

Скорость холостого хода:

Индуктивность цепи якоря:

где- коэффициент для некомпенсируемого двигателя.

Постоянная времени цепи якоря:

Постоянная времени преобразователя:

Максимальный входной сигнал БУТ: .

Напряжение

верхней границы:

нижней границы:

Выходное напряжение выпрямителя при угле

где

Угол отпирания:

на верхней границе:

на нижней:

Напряжение управления

верхней границы:

нижней границы:

Коэффициент передачи тиристорного преобразователя:

Поступательно движущуюся тележку, необходимо привести к двигателю, совершающему вращательное движение, используя равенство кинетических энергий [3]:

Откуда можно выразить приведенные моменты инерции

гружёной тележки:

разгруженной тележки:

Исследование нерегулируемого электропривода

Для правильной настройки регуляторов СУ необходимо исследовать нерегулируемый электропривод. Исследование будет проводиться по структурным схемам изображенным на рис. 1.5. и рис. 1.6.

Рис. 1.5 Matlab Simulink модель перемещения нерегулируемым ЭП разгруженной телеги.

При решении этой задачи предполагается, что система преодолевает нагрузку вязкого трения с k_м, равным отношению номинального момента сопротивления к номинальной угловой скорости двигателя при груженой тележке, структура модели с нагрузкой приведена на рис. 1.6.

Рис. 1.6 Matlab Simulink модель перемещения нерегулируемым ЭП груженой телеги

Определенные показатели качества приведены в таблице 1.2. Характеристики электромагнитного момента (рис. А.1.) и тока (рис. А.2.) полученные при моделировании приведены в приложении А.

Таблица 1.2

Показатели качества нерегулируемого ЭП

Система	Режим	Верхняя граница	Нижняя граница
		лi	kщ	tпщ, с	ущ, %	дщ, %	лi	kщ	tпщ, с	ущ, %	дщ, %
Нерегулируемая	РТ	1,9	1	0,7	8,2	6,56	12,5	1	0,7	384	536
	ГТ	3,0	1	0,7	-	1.7	0,22	1	0,7	-	508

1.4 Расчет системы управления

Регулирование координат электропривода будет осуществляться системой управления выполненной по принципу подчиненного регулирования, которая использует последовательную коррекцию свойств объекта.

Рис. 1.7 Matlab Simulink модель перемещения нерегулируемым ЭП настроенным на ТО разгруженной телеги.

Настройка регуляторов на ТО (технический оптимум)

Желаемой передаточной функцией для разомкнутого первого контура при настройке на ТО является:

Передаточная функция разомкнутого контура:

где передаточная функция якорной цепи, а передаточная функция тиристорного преобразователя.

Для нахождения структуры регулятора тока передаточные функции разомкнутого первого контура приравниваются:

Из расчетов проведенных в среде MathCAD регулятор тока, является ПИ-регулятором:

Передаточная функция замкнутого первого контура:

Передаточная функция второго разомкнутого контура:

Желаемая передаточная функция для второго разомкнутого контура:

Для нахождения структуры регулятора скорости используется равенство:

Таким образом, регулятор скорости в настройке на ТО является П-регулятором:

Результаты моделирования регулируемого электропривода с регуляторами настроенными на ТО приведены в таблице 1.3. Показатели качества определены по полученным характеристикам частоты вращения (рис.А.5, рис.А.7) и тока (рис. А.6., рис. А.8.).

Таблица 1.3

Система	Режим	Верхняя граница	Нижняя граница
		лi	kщ	tпщ, с	ущ, %	дщ, %	лi	kщ	tпщ, с	ущ, %	дщ, %
TO	ПТ	1,0	-	0.6	-	0	1,72	-	0.6	-	0
	ГТ	1,2	-	0.6	-	7.8	3,9	-	0.6	-	7.9

Показатели качества регулируемого ЭП настроенного на ТО

Настройка на технический оптимум улучшила некоторые показатели качества, но недостаточно для выполнения требуемого задания. Для уменьшения времени переходного процесса и статической ошибки, нужно учесть перекрестную ОС контура ЭДС , которой ранее пренебрегли для упрощения расчетов.

Настройка регуляторов на ТО с компенсацией ЭДС

Компенсации влияния ЭДС предполагает построение комбинированной системы регулирования. Под комбинированным управлением понимается одновременное регулирование тока как по отклонению - посредством ПИ-регулятора, так и по возмущению - с помощью положительной обратной связи по ЭДС, замкнутой на вход системы управления преобразователем, см. рис. 1.8.

Формально для взаимного уничтожения двух обратных связей передаточная функция компенсирующего звена должна быть обратной по отношению к ПФ обобщенного преобразователя. Обычно используют приближенную компенсацию с [5].

Рис. 1.8 Matlab Simulink модель перемещения нерегулируемым ЭП, настроенным на ТО с компенсацией ЭДС, разгруженной телеги.

Таблица 1.4

Показатели качества регулируемого ЭП настроенного на ТО с компенсацией ЭДС

Система	Режим	Верхняя граница	Нижняя граница
		лi	kщ	tпщ, с	ущ, %	дщ, %	лi	kщ	tпщ, с	ущ, %	дщ, %
TO с компенсацией ЭДС	ПТ	1,2	0,5	0,45	0,1	0	1,75	0,5	0,45	8,6	0
	ГТ	1,37	-	0,45	-	7,7	3,3	-	0,45	-	7,7

После учета контура ЭДС значительно улучшилось время переходного процесса, однако статическая ошибка имеет недопустимую величину. Для улучшения показателей качества регуляторы будут настроены на симметричный оптимум.

Настройка регуляторов на СО с компенсацией ЭДС

Желаемая передаточная функция для разомкнутого второго контура:

Для нахождения передаточной функции регулятора скорости настроенного на СО используется равенство:

Передаточная функция регулятора скорости полученная в среде MathCAD:

Регулятор скорости после настройки на СО имеет структуру ПИД-регулятора. Показатели качества приведены в таблице 1.5

Характеристики частоты вращения (рис. А.13., рис. А.15.) и тока (рис. А.14., рис. А.16.) приведены в приложении А.

Таблица 1.5

Система	Режим	Верхняя граница	Нижняя граница
		лi	kщ	tпщ, с	ущ, %	дщ, %	лi	kщ	tпщ, с	ущ, %	дщ, %
СO с компенсацией ЭДС	ПТ	1,3	0,5	0,4	1,9	0	1,86	0,5	0,4	9,2	0
	ГТ	1,39	1	0,9	1,9	0	2,02	-	0,2	-	0

Показатели качества регулируемого ЭП настроенного на СО с компенсацией ЭДС

При настройке на симметричный оптимум критерии качества переходных процессов наиболее верно отвечают требованиям технического задания.

Некоторая задержка времени переходного процесса при груженой телеге объясняется большим значением момента инерции.

1.5 Синтез принципиальной электрической схемы

Для принципиальной электрической схемы был выбран задатчик интенсивности на ячейке ЗИ-2АИ из серии УБРС-АИ. Технические данные ячейки приведены в таблице 1.6.

ЗИ собран на двух усилителях, один из которых DA1 является сумматором и регулируемым ограничителем выходного напряжения, а другой DA2 выполняет функцию интегрирования. Для реализации обратной связи по выходному напряжению усилитель DA1 включен по не инвертирующей, а DA2- по инвертирующей схемам рис 1.10. [6].

Таблица 1.6

Технические данные ячейки ЗИ-2АИ

Напряжение питания, В
Входное и выходное напряжения, В
Входное сопротивление, кОм	100
Регулируемое ограничение сумматора, В
Статический коэффициент передачи	1
Время отработки входного сигнала, с	0,5-120

Регулятор скорости построен на базе ячейки регулятора скорости РС-1АИ, а регулятор тока на базе ячейки регулятора тока РТ-1АИ. Технические данные ячеек приведены в таблице 1.7.

Таблица 1.7

Технические данные ячеек РС-1АИ, РТ-1АИ

Наименование параметра	РС-1АИ	РТ-1АИ
Напряжение питания, В
Входное и выходное напряжения, В
Сопротивление нагрузки, кОм	2	2
Входное сопротивление, кОм	10	10
Регулируемое ограничение выходного напряжения, В
Уровень пульсации выходного напряжения, мВ	20	20
Постоянная времени регулятора, мс	3-500	2-200
Передаточный коэффициент	0,5-100	0,2-20
Стабильность ограничения,%	0,5	2

Расчет элементов схемы ЗИ

Входное сопротивление задатчика интенсивности:

(кОм).

Емкость обратной связи операционного усилителя DA2:

(мкФ),

где - напряжение на выходе операционных усилителей DA1 и DA2 задатчика интенсивности.

Расчет элементов схемы РС

Входное сопротивление регулятора скорости:

(кОм).

Пропорциональный коэффициент регулятора скорости равен:

Сопротивление обратной связи регулятора скорости:

Постоянная времени дифференцирующей составляющей РС:

(с).

Входная емкость регулятора скорости:

(мкФ).

Постоянная времени интегрирующей составляющей РС:

(с);

(мкФ).

Расчет параметров для выбора стабилитрона VD1

Максимальный ток через входной резистор будет равен максимальному току стабилитрона, т.к они включены последовательно:

(мА).

Напряжение стабилизации:

(В).

Мощность рассеивания:

(мВт).

Рис. 1.10 Принципиальная схема системы управления двигателем постоянного тока.

Расчет элементов схемы РТ

Входное сопротивление регулятора тока:

(кОм).

Коэффициент пропорциональной составляющей регулятора тока:

Сопротивление обратной связи регулятора тока:

(кОм).

Постоянная времени интегрирующей составляющей регулятора тока:

(с).

Емкость обратной связи регулятора тока:

(мкФ).

Расчет параметров для выбора стабилитрона VD2

Максимальный ток через входной резистор будет равен максимальному току стабилитрона, т.к они включены последовательно:

(мА).

Напряжение стабилизации:

(В).

Мощность рассеивания:

(мВт).



2. НАСТРОЙКА СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ВЕКТОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

2.1 Электрический преобразователь

Общая функциональная схема электрического преобразователя с системой векторного управления (СВУ) скоростью для регулируемого асинхронного электропривода, предлагаемого для привода перемещения кранового механизма, показана на рис. 2.1.

Регулирование угловой скорости асинхронного двигателя (АД) осуществляется за счет изменения его электромагнитного момента. Помимо регулирования момента, СВУ обеспечивает регулирование потокосцепления ротора АД [1].

Рис. 2.1 Схема асинхронного электропривода с векторным управлением.



2.2 Требования к качеству регулирования

При проектировании СУ электропривода подъема кранового механизма необходимо обеспечить выполнение тахограммы движения, приведенной на рис. 2.2

Для этого выбранная СВУ должна обеспечивать:

· диапазон регулирования D=100:1;

· перерегулирование угловой скорости

· колебательность угловой скорости

· время разгона/торможения

· статическая ошибка

· переходные процессы потокосцепления ротора должны носить апериодический характер или иметь колебательность

· величина тока статора и электромагнитного момента

· заданное напряжение статора не должно превышать по амплитуде максимального выходного напряжения ПЧ.

Рис. 2.2 Тахограмма движения привода подъема.

2.3 Выбор электропривода

Для привода подъема выбирается асинхронный электропривод, по принципу аналогичному выбору двигателя в первой части курсовой работы и методике описанной в источнике [2]. Исходя из требований задания курсовой работы и проведенных расчетов для дальнейшего использования был выбран асинхронный двигатель 4A250S8Y3 [7] параметры которого указаны в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Параметры двигателя 4A250S8Y3

Номинальная мощность
Номинальное напряжение питания
Номинальная частота вращения
Коэффициент мощности
Индуктивное сопротивление цепи намагничивания
Активное сопротивление якорной цепи
Индуктивное сопротивление якорной цепи
Активное сопротивление роторной цепи
Индуктивное сопротивление роторной цепи
Число пар полюсов
Момент инерции
КПД

Некоторые параметры двигателя имеют размерность выраженную в относительных единицах для Г-образной схемы замещения, используя справочник [7], параметры пересчитываются для Т-образной схемы замещения в абсолютные единицы.

Номинальный фазный ток статора:

Сопротивления:

· индуктивные

· активные

2.4 Выбор преобразователя частоты

При выборе преобразователя по мощности важно учесть:

· Паспортная мощность частотного преобразователя должна быть больше или равна паспортной мощности двигателя.

· Номинальный рабочий ток частотного преобразователя всегда должен быть больше номинального тока двигателя.

Номинальный момент на валу двигателя:

(Н*м).

Динамический момент:

(Н*м).

Пусковая мощность двигателя:

(кВт),

где k = 0,95 -коэффициент искажения тока, на выходе преобразователя частоты.

Ток, который потребляет электродвигатель при линейном разгоне -, не должен превышать пусковой ток преобразователя частоты:

(А).

Полная мощность потребляемая двигателем:

(кВт).

По расчетным значениям параметров был выбран преобразователь частоты MICROMASTER 440 фирмы Siemens с характеристиками приведенными в таблице 2.2 . Расчет производился по методике описанной в источнике [8].

Таблица 2.2

Технические данные

Заказной номер	6SE6440-2UC33-7FA1
Сетевое напряжение	3 AC 380B … 480B
Мощность ПЧ	45 кВт
Выходная частота	0 Гц … 200 Гц в векторном режиме
Пусковой ток	130 А
Законы управления	Векторное управление с датчиком скорости; управление моментом; прямое управление потоком



2.5 Исследование объекта управления

Механическая подсистема привода подъема

В качестве объекта управления рассматривается привод подъема мостового крана, структурная схема которого представлена на рис. 2.3.

Рис. 2.3 Структурная схема механической части привода подъема кранового механизма

Электромагнитный момент М, развиваемый двигателем, преодолевает момент упругих сил Мu. Для привода подъема предполагается, что нагрузка носит активный характер, в связи с чем момент сопротивления Мс формируется как внешнее возмущающее воздействие.

Модель механического передаточного устройства описывается системой уравнений:

Зная требуемую линейную скорость подъема , диаметр барабана и диаметр каната можно определить:

Максимальную частоту вращения второй массы

· Радиус приведения

· Передаточное число редуктора

· Приведенный момент инерции второй массы

Коэффициент линейной жесткости каната можно определить при помощи соотношения:

где - модуль упругости стали, -площадь сечения проволок каната, длина каната

Крутильная жесткость эквивалентного упругого звена:

Расчет коэффициента вязкого трения упругого элемента производят из условия, что упругий элемент представляет собой колебательное звено. Поэтому вначале задают коэффициент демпфирования о = 0,707 , а затем вычисляют коэффициент вязкого трения на основе соотношения:

1.1.1. Уравнения для асинхронного двигателя

Уравнения движения асинхронного двигателя, в соответствии с источником [10] в форме Коши (в системе координат u-v) имеет следующий вид:

Уравнение электромагнитного момента:

Основное уравнение движения:

Связи между токами и потокосцеплениями обмоток электродвигателя:

где и - коэффициенты связи ротора и статора.

Расчет параметров АД

Взаимоиндуктивность обмоток статора и ротора:

Индуктивности рассеяния

· статора:

· ротора:

Полная индуктивность

· обмотки статора:

· обмотки ротора:

Коэффициент связи

· статора:

· ротора:

Коэффициент рассеяния

· статора:

· ротора:

Переходные индуктивности статора и ротора:

На основе описанных зависимостей и найденных параметров, построена модель нерегулируемого АД рис 2.4 с механической частью и нагрузкой типа «сухое трение», собранной на основе уравнения:

Переход из системы координат u-v в б-в осуществляется при замене



2.6 Исследование регулируемого электропривода

Выбор системы векторного управления

Изучив существующие системы векторного управления в источниках предложенных в методическом указании к курсовой работе [1] , был выбран преобразователь частоты, позволяющий реализовать одноконтурную систему векторного управления по каналу потока и момента.

Расчет системы векторного управления

Система токового векторного управления для потокосцепления ротора описывается уравнениями:

где - угол полеориентирования, т.е отыскиваемый угол между вектором, вдоль которого направлена ось d, и неподвижной системы координат б-в.

Регуляторы для такой системы настраиваются методом последовательной коррекции.

Передаточная функция объекта для канала потока:

Желаемая передаточная функция:

где определяется по желаемой ЛАЧХ системы с учетом полосы пропускания преобразователя частоты [9].

Передаточная функция регулятора потока:

Для расчёта регулятора скорости:

Передаточная функция регулятора скорости:

Для регулятора тока:

Передаточная функция регулятора тока:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовой работе проводилось изучение разных систем управления и их влияние на электропривод. Разработанная система управления электроприводом перемещения отвечает требуемым критериям качества управления, благодаря настройке на технический оптимум методом подчинённого регулирования удалось достичь желаемой точности по скорости, а при учёте влияния ЭДС так же и заданного времени переходного процесса и перерегулирования.

Были проведены расчёты для системы регулирования скорости асинхронного двигателя с векторным управлением. Был подобран двигатель подъёма и преобразователь частоты, способный осуществлять векторный способ управления приводом. Но не были проведены испытания (моделирование) из-за нехватки учебного времени, поэтому нельзя сказать точно будет ли система выполнять заданные требования.

Список литературы

1. Евстратов А.Э., Семыкина И. Ю. - Методические указания к выполнению курсовой работы. - Кемерово: КузГТУ, 2014. - 32 с.

2. Ключев В.И.,Терехов В. М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов: Учеб. для вузов. - М.: Энергия, 1980. -

360 с.

3. Ключев В. И. Теория электропривода: Учеб. для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2001. - 704 с.

4. Вешеневский В.Г. Двигатели постоянного тока. Справочник. Энергоатомиздат, 1980 - 473 с.

5. Панкратов В.В. Автоматическое управление электроприводами. Часть I. Регулирование координат электроприводов постоянного тока: учеб. пособие / В.В. Панкратов. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2013. - 215 с.

6. Утегулов Б.Б. Элементы систем автоматизированного электропривода: Учеб. для вузов. - Под редакцией доктора технических наук Б.Б. Утегулова, 2004. - 200 с.

7. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А. Э. Кравчик, М. М, Шлаф, В. И. Афонин, Е. А. Соболенская. - М.: Энергоиздат, 1982. - 504

8. Сайт компании PowerGroup [Электронный ресурс] http://powergroup.com.ua/vibor_preobrazovatelya_chastoti

9. Сайт компании Сименс [Электронный ресурс] http://iadt.siemens.ru/products/motors_drives/converters/

10. Ещин Е. К. Моделирование систем управления электромеханическими объектами: Учеб. пособие. - Кемерово: Изд-во Кузбас. гос. техн. ун-т, 2001. - 146 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

1) Характеристики нерегулируемого ЭП

Рис. А.1. Временные зависимости угловой скорости перемещения нерегулируемым ЭП разгруженной телеги.

Рис. А.2. Временная зависимость тока при перемещении нерегулируемым ЭП с разгруженной телеги.



Рис. А.3. Временные зависимости угловой скорости перемещения нерегулируемым ЭП груженой телеги.

Рис. А.4. Временная зависимость тока при перемещении нерегулируемым ЭП груженой телеги.



2) Исследование регулируемого ЭП настроенного на ТО

3)

Рис. А.5. Временные зависимости угловой скорости перемещения регулируемым ЭП настроенным на ТО разгруженной телеги.

Рис. А.6. Временная зависимость тока при перемещении регулируемым ЭП настроенным на ТО разгруженной телеги.



Рис. А.7. Временные зависимости угловой скорости перемещения регулируемым ЭП настроенным на ТО груженой телеги.

Рис. А.8. Временная зависимость тока при перемещении регулируемым ЭП настроенным на ТО груженой телеги.



4) Исследование регулируемого ЭП настроенного на ТО с компенсацией ЭДС

Рис. А.9. Временные зависимости угловой скорости перемещения регулируемым ЭП, настроенным на ТО с компенсацией ЭДС, разгруженной телеги.

Рис. А.10. Временная зависимость тока при перемещении регулируемым ЭП, настроенным на ТО с компенсацией ЭДС, разгруженной телеги.

Рис. А.11. Временные зависимости угловой скорости перемещения регулируемым ЭП настроенным на ТО с компенсацией ЭДС груженой телеги.

Рис. А.12. Временная зависимость тока при перемещении регулируемым ЭП настроенным на ТО с компенсацией ЭДС груженой телеги.



5) Исследование регулируемого ЭП настроенного на СО с компенсацией ЭДС

Рис. А.13. Временные зависимости угловой скорости перемещения регулируемым ЭП, настроенным на СО с компенсацией ЭДС, разгруженной телеги.

Рис. А.14. Временная зависимость тока при перемещении регулируемым ЭП, настроенным на СО с компенсацией ЭДС, разгруженной телеги.

Рис. А.15. Временные зависимости угловой скорости перемещения регулируемым ЭП, настроенным на СО с компенсацией ЭДС, груженой телеги.

Рис. А.16. Временная зависимость тока при перемещении регулируемым ЭП настроенным на СО с компенсацией ЭДС груженой телеги.

Размещено на Allbest.ru