Расчёт автоматизированного электропривода в разомкнутой системе тиристорный преобразователь

 

Рисунок 5.1.2 - Схема ПИ – регулятора тока

Передаточный  коэффициент  цепи обратной связи  по току реализуется с помощью  токового шунта RS и датчика тока:

 

 

Передаточная  функция оптимизированного замкнутого контура тока будет иметь вид:

,

где  К_КТ = 1/К_т =1/0,0215=46,512

К_КТ – коэффициент передачи  замкнутого  контура тока;

 Т_т = 2Т_п=0,02с– постоянная времени контура тока, оптимизированного на модульный оптимум.

5.2 Расчёт параметров  контура скорости

Структурная схема контура скорости приведена  на рис. 5.4, где МЧ – механическая часть электропривода; КТ – контур тока; Рω – регулятор скорости.

 

 

Рисунок 5.2.1 - Структурная схема контура скорости

 

В контуре скорости объектом регулирования  является механическая часть электропривода  с передаточной функцией:

 

Контур тока имеет передаточную функцию

 

Передаточная функция объекта  регулирования

 

Желаемая для настройки на технический  оптимум передаточная функция разомкнутого контура регулирования скорости

 

Передаточная  функция регулятора скорости

 

Коэффициент усиления Р.С.

.

Таким образом, для настройки контура скорости на МО следует применить П - регулятор  с коэффициентом усиления

 

 

Рисунок 5.2.2 - Схема П – регулятора скорости

Уравнению  соответствует пропорциональный (П) регулятор скорости (рисунок 5.2.2) с передаточным коэффициентом:

,                                                   

где R_0ω = (10-100) кОм – рекомендуемые значения.

.

Для ограничения тока якорной цепи на допустимом уровне применяется ограничение  задающего сигнала U_зт на входе контура тока с помощью стабилитронов VД₁ и VД₂

Передаточная  функция замкнутого контура оптимизированного  контура скорости:

,    К_ω=К_с

K_w=U_зmax\w_0max=0.084

где К_кω = 1/К_ω=1/0,084=11.905– коэффициент передачи замкнутого контура скорости;

Т_ω = 2Т_т – постоянная времени контура скорости, оптимизированного на модульный оптимум.

Рассчитанная  система регулирования угловой  скорости двигателя является однократноинтегрирующей. Статическая точность регулирования  такой системы зависит от соотношения  параметров и определяется [1] выражением:

,                  

где R_я.ц – суммарное сопротивление якорной цепи.

Относительное изменение угловой скорости двигателя  в однократноинтегрирующей системе  при изменении нагрузки на валу от нуля до номинального значения при  заданном диапазоне регулирования  будет равно:

 

%

5.4 Переходные процессы в замкнутой  системе ТП-Д

 

Для токового контура)

Рисунок 5.4.1 - Структурная схема контура тока

 

Рисунок 5.4.2 – Переходной процесс

 

 

 

 

 

 

Для токового контура  при (МО) с учетом обратной связи по ЭДС

Рисунок 5.4.3- Структурная схема двухкратноинтегрирующей системы подчиненного регулирования

Рисунок 5.4.4 – Переходной процесс

Вывод:

Критерий  модульного оптимума обеспечивает плавные  и быстрые переходные процессы при  изменении задания и затянутые  переходные процессы с большим перерегулированием при изменении нагрузки. Отсюда следует, что этот критерий необходимо применять  тогда, когда в процессе работы нагрузка остается постоянной, а задание изменяется.

Критерий  симметричного оптимума обеспечивает плавные и быстрые переходные процессы при изменении нагрузки и затянутые переходные процессы с большим перерегулированием при  изменении задания. Отсюда следует, что этот критерий необходимо применять  тогда, когда в процессе работы задание  остается   постоянным, а нагрузка изменяется.

5.5 Расчёт статических  характеристик СПР

Статические электромеханические характеристики электропривода с однократно – интегрирующей  системой регулирования (П – регулятором  скорости) строятся по уравнению:

,                  

где - угловая скорость холостого хода двигателя в СПР;  - падение угловой скорости двигателя в СПР при изменении нагрузки от нуля до номинальной; Δω_р – статическое падение угловой скорости в разомкнутой системе; К_кω = 1/К_ω - коэффициент передачи контура скорости. При Т_м> 4Т_μ получим Δω_з< Δω_р.

При перегрузке (стопорении) резкое уменьшение угловой  скорости двигателя переводит работу регулятора скорости в зону ограничения  и электропривод тормозится при  постоянном стопорном моменте М_стоп = I_стоп/К_д, где I_стоп = К_к.тU_зт.мах=46,215*10=462,18А.

Результаты расчетов сводим в таблицу

 

Таблица 5.5.1 -  Параметры для построения  статических характеристик СПР

IЯ, А	0	60	150	331	516,113
Замкнутая система  П-регулятор
ω мах, с-1	171	170	168	160	0
ω мin, с-1	1,71	0,75	-0,69	-3,6	0
Разомкнутая система
ω мах, с-1	171	168,5	164,5	157	150
ω мin, с-1	1,71	-0,83	-4,6	-12,3	-19,3

 

 

Вывод:

При прямом пуске  наблюдается большое перерегулирование, длительный переходный процесс, большая  статическая ошибка и малый запас  по амплитуде и фазе.Использование  в схеме управления регуляторов  обеспечивает быстрый переходной процесс, большой запас по амплитуде и  фазе. При этом наблюдается небольшое  перерегулирование.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Ключев, В. И. Теория электропривода / В. И. Ключев. М.: Энергоатомиздат, 1998.
2. Автоматизированный электропривод промышленных установок / Г. Б. Онищенко, М. И. Аксёнов, В. П. Грехов и др. М.: РАСХН, 2001.
3. Доргер, Р. Современные системы управления / Р. Доргер, Р. Бишоп. М.: Лаборатория Базовых знаний, 2002.
4. Электротехнический справочник: В 4 т. Т. 4. / Под общ. ред. В. Г. Герасимова, А. И. Попова. М.: Издательство МЭИ, 2002.
5. Зимин, Е. Н Электроприводы постоянного тока с вентильными преобразователями / Е. Н. Зимин, В. Л. Кацевич, С. К. Козырев. М.: Энергоиздат, 1981.
6. Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими  процессами / Под ред. В. Н. Круповича, Ю. Г. Барыбина, М. Л. Самовера. И.: Энергоиздат, 1982.
7. Элементы систем автоматики: Учеб. пособие / Б. С. Заварыкин, Л. В. Нехорошева, С. И. Мурашкин, В. В. Павлов. Красноярск: ГУЦМиЗ, 2005.
8. Ковчин, С.А. Теория электропривода: Учебник для вузов / С. А. Ковчин, Ю. А. Сабинин. СПб.: Энергоатомиздат. Санкт – Петербургское отд – ние, 1994.
9. Башарин, А. В. Управление электроприводоми: Учеб. пособие для вузов / А. В. Башарин, В. А. Новиков, Г. Г. Соколовсикий. Л.: Энергоиздат, 1982.
10. Справочник по преобразовательной технике / Под ред. И. М. Чиженко. Киев: Техника, 1978.
11. Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред. В. А. Елисеев, А. В. Шинянского. М.: Энергоатомиздат, 1983.
12. Решмин, Б. И. Проектирование и наладка систем подчинённого регулирования электроприводов / Б. И. Решмин, Д. С. Ямпольский. М.: Энергия, 1975.
13. Башарин, А. В. Примеры расчётов автоматизированного электропривода / А. В. Башарин, Ф. Н. Голубев, Б. Г. Кепперман. Л.: Энергия, 1972.
14. Справочник по электрическим машинам: В 2-х т. Т. 1 / Под общ. ред. И. П. Копылов, Б. К. Клокова. М.: Энергоатомиздат, 1988.
15. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справ. / Н. Н. Акимов, Е. П. Ващуков, В. А. Прохоренко, Ю. П. Ходоренок. М.: Беларусь, 1994.
16. Проектирование электроприводов: справочник / Под ред. А. М. Вейнгера. Свердловск: Средне – Уральское кн. изд – во, 1980.
17. Электротехника. Указатель отраслевого каталога. М.: Информэлектро, 1984.
18. Лихачёв, В. Л. Электротехника. Справлчник:В 2 т. Т. 2 / В. Л. Лихачёв. М.: Салон – Пресс, 2003.
19. Алиев, И. И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию: Учеб. пособие / И. И. Алиев. М.: Салон – Пресс, 2000.
20. Герман – Галкин, С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0: Учеб. пособие / С.Г. Герман – Галкин. СПб.: Корона принт, 2001.
21. Черных, И. В. SIMULINK: среда создания инженерных приложений / И. В. Черных. М.: ДИАЛОГ -  МИФИ, 2004.