Разработка регулируемого электропривода

Содержание

Введение

1.Определение структуры и параметров объекта управления

2.Разработка алгоритма управления и расчет параметров устройств управления

3.Моделирование процессов управления, определение и оценка показателей качества

4.Разработка принципиальной электрической схемы

Список литературы

Введение

На современном этапе развития техники существенную роль в производстве играет автоматизированный электропривод. Именно с его помощью возможно повышение качества и эффективности труда, экономия затрат на единицу продукции, увеличение количества производимой продукции в единицу времени. Электропривод состоит из двух основных частей: силовой – электрический, электромеханический и механический преобразователи, и информационной – система управления электропривода. Выбор надлежащих элементов силовой части позволит сэкономить потребление электроэнергии. Правильный выбор настройки информационной части поможет сэкономить не только электроэнергию, но и повысить надежность и качество технического процесса, увеличить быстродействие. В данной курсовой работе рассматривается система управления ДПТ путем регулирования тока возбуждения.

1. Определение структуры и параметров объекта управления

В состав объекта управления входит двигатель постоянного тока серии Д-12, ШИП в цепи возбуждения с частотой коммутации 5кГц, тиристорный стабилизатор тока якоря, рабочий орган упруго связанный с двигателем.

Технические данные двигателя Д12:

Номинальная мощность 2.5кВт

Напряжение питания якоря 220В

Напряжение питания ОВ 220В

Номинальный ток якоря 14.6А

Номинальная частота вращения 1140 об/мин

Максимальная частота вращения 3600 об/мин

Момент инерции якоря 0.05 кг*м2

Расчитаем недостающие параметры двигателя, необходимые в дальнейших расчётах.

Номинальная скорость привода:

Максимальная скорость привода:

Номинальный момент:

Машинная постоянная:

Скорость идеального холостого хода:

Сопротивление обмотки якоря:

Индуктивность обмотки якоря:

Жесткость механической характеристики:

Электромагнитная постоянная времени:

Механическая постоянная времени:

Принимаем ток возбуждения равным:

Для двигателя данной мощности постоянная времени обмотки возбуждения:

Сопротивление обмотки возбуждения:

Индуктивность обмотки возбуждения:

Расчитаем параметры упругой двухмассовой системы.

Согласно заданию на курсовой проект

Частота упругих колебаний

Коэффициент соотношения масс , тогда

,

тогда жесткость двухмассовой системы

Постоянная времени двухмассовой системы

По заданию электропривод имеет нагрузку в видя вязкого трения первого рода с

ТП в цепи якоря

Проверим цепь якоря на необходимость применения сглаживающего реактора.

Условие сглаживания тока:

,

Условие не выполняется, необходимо ввести сглаживающий реактор

ШИП в цепи возбуждения

Учитывая большую индуктивность обмотки возбуждения и частоту коммутации ключей, пульсаций тока возбуждения не будет.

3. Разработка алгоритма управления и расчет параметров устройств управления

Составим структурную схему модели электропривода

Рис. 1 Структурная схема СЭП.

Настройка.

1. Контур тока якоря.

Задание на номинальный ток якоря 10В, тогда ,

коэффициент передачи тиристорного стабилизатора: .

Принимаем постоянную времени тиристорного стабилизатора напряжения .

2. Контур тока возбуждения

Задание на номинальный ток 10В, тогда .

Учитывая возможность форсирования привода по обмотке возбуждения в 2 раза, то . Принимаем .

3. Контур скорости

Задание на скорость 10В, тогда .

Для разгона ЭП до нужно подать задание на скорость

.

4. Моделирование процессов управления, определение и оценка показателей качества

Расчетный режим работы

Максимальное ускорение, развиваемое электроприводом

Максимальная скорость в режиме слежения

Расчетная частота

Синтезируем систему комбинированного управления, добавив в неё дополнительное задание по скорости, которое выглядит следующим образом:

, принимаем

Установившаяся ошибка должна быть

Рис. 2 Модель ЭП с учетом дискретности преобразователей.

На рис. 4 блок Subsystem – блок, моделирующий стабилизатор напряжения, Subsystem1 – блок, моделирующий определения угла управления из уравнения . Где Uу
– напряжение управления, приведенное к стандартному ряду -10…10В, Um
– максимальное напряжение пилообразного сигнала, приведенный к стандартной шкале -10…10В.

В модели не учитывается дискретность ШИМ преобразователя в цепи возбуждения, так как частота коммутации достаточна для данного допущения.

Моделирование.

1. Пуск привода на номинальную скорость (7.78В) при линейном изменении задания.

Рис. 3 Графики зависимостей .

Статическая ошибка по скорости составляет 2.2 рад/с, что удовлетворяет требованиям.