Регулируемый электропривод лифта по системе ПЧ-АД с короткозамкнутым ротором

 

Электромеханическая характеристика I'₂=f(ω) для заданного закона регулирования:

 

При подстановке  численных значений параметров для  частоты f_1н=50Гц:

Таблица 11 – I'₂ =f(ω)

50 Гц	ω, с-1	104,7	98	89	77	58	33	12	0
	I'2, A	0	9,07	18,19	26,09	32,98	37,42	39,45	40,2
40 Гц	ω, с-1	83,78	78	68	57	47	35	17	0
	I'2, A	0	7,78	17,58	24,43	28,47	31,73	34,82	36,57
30 Гц	ω, с-1	62,83	58	55	45	39	22	9	0
	I'2, A	0	6,46	9,8	17,96	21,31	27,31	30	31,19
5 Гц	ω, с-1	10,47	9	7	6	4	3	2	0
	I'2, A	0	1,75	3,45	4,1	5,12	5,54	5,9	6,22

 

Рисунок 13 – Электромеханические характеристики I'₂=f(ω)при частотном регулировании скорости с законом регулирования U_1j/f_1j=const

Электромеханическая характеристика I₁=f(ω) при частотном управлении:

 

При подстановке  численных значений параметров схемы  замещения асинхронного двигателя  для частоты f_1н=50 Гц:

Таблица 12 – I₁ =f(ω)

50 Гц	ω, с-1	104,7	99	87	76	65	44	16	0
	I1, A	4,37	9,55	21,88	29,13	33,83	39,07	42,61	43,76
40 Гц	ω, с-1	83,78	77	69	61	48	32	13	0
	I1, A	4,37	10,64	18,69	24,54	30,78	35,32	38,5	39,84
30 Гц	ω, с-1	62,83	56	46	30	20	13	6	0
	I1, A	4,36	10,42	19,25	27,39	30,42	32	33,28	34,06
5 Гц	ω, с-1	10,47	9	8	6	5	4	3	0
	I1, A	4,09	4,51	5,01	6,02	6,47	6,88	7,24	7,86

Рисунок 14 – Электромеханические характеристики I₁=f(ω)при частотном регулировании скорости с законом регулирования U_1j/f_1j=const

2.3 Расчет электромеханических  переходных характеристик ω = f(t) и M = f(t) при пуске, набросе и сбросе нагрузки при мгновенном изменении задания

 

Для построения динамических характеристик асинхронного электродвигателя воспользуемся программой MATLAB R2008b (Simulink).

Рисунок 16 – Имитационная модель асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором во вращающейся системе координат d, q, ориентированной по результирующему вектору потокосцепления ротора

Рисунок 17 – Переходные процессы

, при пуске

Рисунок 18 – Переходные процессы

, при набросе нагрузки (M_ном=40,25 Н∙м)

Рисунок  19 – Переходный процесс

, при сбросе нагрузки

3 Расчет параметров структурной схемы

3.1 Составление структурной схемы системы регулируемого электропривода

Структурная схема частотно-регулируемого  асинхронного электропривода с векторным управлением приведена на рисунке 20 [6]. На схеме приняты следующие обозначения:

 – передаточные функции  регуляторов тока, потокосцепления  и скорости;

 – коэффициент обратной  связи по току, В/А.

 – коэффициент обратной  связи по потокосцеплению ротора, В/Вб;

 – коэффициент обратной  связи по скорости, В∙с/рад;

 – малая постоянная времени цепи обратной связи по току, с;

 – интервал преобразования  результатов измерения тока, с;

 – количество периодов  модуляции для измерения тока;

 – малая постоянная времени цепи обратной связи по потокосцеплению, с;

– интервал расчета потокосцепления, с;

 – количество периодов  модуляции для измерения потокосцепления;

 – малая постоянная времени цепи обратной связи по скорости, с;

 – интервал расчета (измерения)  скорости, с;

 – количество периодов  модуляции для измерения скорости.

 

Рисунок 20 – Структурная схема частотно-регулируемого асинхронного электропривода при векторном управлении

3.1.1 Модель асинхронного двигателя

Математическое описание и структурная  схема асинхронного двигателя с  короткозамкнутым ротором во вращающейся  системе координат d, q, ориентированной по вектору потокосцепления ротора:

где   – постоянные по форме составляющие напряжения статора в ориентированной по вектору потокосцепления ротора , вращающейся синхронно с полем статора системе координат d, q;

, – составляющие тока статора в системе координат d, q, А;

 – потокосцепление ротора  в  системе координат d, q, Вб.

Рисунок 21 – Структурная схема асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором во вращающейся системе координат d, q, ориентированной по результирующему вектору потокосцепления ротора

3.1.2 Контуры регулирования

В качестве регулятора тока принимаем ПИ-регулятор  с передаточной функцией:

 

Рисунок 22 – Структурная схема контура тока

В качестве регулятора потокосцепления принимаем  ПИ-регулятор с передаточной функцией:

 

Рисунок 23 – Структурная схема контура потокосцепления

 

Передаточная функция ПИ-регулятора скорости:

Рисунок 24 – Структурная схема контура скорости

3.2 Расчет коэффициентов усиления и постоянных времени системы

 

Эквивалентные индуктивности обмоток:

– статора

;

– ротора

.

Коэффициент рассеяния

где  – индуктивность, обусловленная магнитным потоком в воздушном зазоре.

Эквивалентное сопротивление

.

Электромагнитные  постоянные времени

;

.

Значение номинального потокосцепления  двигателя

Максимальное  значение тока электропривода, соответствующая  требуемому максимальному моменту  электропривода в пуско–тормозных режимах работы приемного устройства:

Максимально допустимое значение тока

Расчетные параметры  преобразователя:

Максимальное  значение коэффициента усиления преобразователя

,

где  – принятое максимальное значение напряжения управления на входе преобразователя.

Эквивалентная постоянная времени преобразователя

,

где – принятое значение частоты заполнения инвертора

_{Малая постоянная времени  цепи обратной связи  по току}

_{где  – интервал сглаживания результатов измерения тока;}

 – принятое  количество периодов  частоты квантования  в интервале измерения  тока.

_{Малая постоянная времени  цепи обратной связи  по потокосцеплению}

_{где – интервал расчета потокосцепления;}

 _{– принятое  количество периодов  частоты квантования  в интервале расчета  потокосцепления.}

_{Малая постоянная времени  цепи обратной связи  по скорости}

_{где  – период расчета (измерения) скорости;}

 _{– принятое  количество периодов  частоты квантования  в интервале расчета  (измерения) скорости.}

Коэффициент усиления и постоянная времени регулятора тока:

– коэффициент  усиления регулятора тока,

где  с – эквивалентная малая постоянная времени контура тока;

 – коэффициент обратной связи по току;

 – принятое максимальное  значение напряжения задания  на входе контура тока;

 – коэффициент оптимизации  контура тока.

 – постоянная времени регулятора тока

Коэффициент усиления и постоянная времени регулятора потокосцепления:

 – постоянная времени регулятора потокосцепления;

 – коэффициент усиления регулятора потокосцепления,

где  – эквивалентная малая постоянная времени оптимизированного контура;

 – эквивалентная постоянная времени оптимизированного контура тока, с.

 – коэффициент обратной связи по потокосцеплению;

 – принятое максимальное  значение напряжения задания  на входе контура потокосцепления;

 – коэффициент оптимизации  контура потокосцепления.

 – постоянная времени регулятора потокосцепления.

Коэффициент усиления и постоянная времени регулятора скорости:

,

где  с – эквивалентная малая постоянная времени оптимизированного контура;

 – коэффициент обратной связи по скорости;

 – принятое при настройке  контура значение максимальной  скорости электропривода;

 – принятое максимальное  значение напряжения задания  на входе контура скорости;

 – коэффициенты оптимизации  контура скорости.

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Разработка функциональной схемы системы регулируемого электропривода