Система управления электроприводом постоянного тока (стр. 1 из 2)

Содержание

Введение

Определение структуры и параметров объекта управления

Разработка алгоритма управления и расчёт параметров элементов структурной схемы

Разработка принципиальной схемы и выбор её элементов

Расчёт параметров регулятора скорости

Принципиальная схема гибкой обратной связи

Заключение

Список литературы

Введение

Электропривода постоянного тока широко используются в промышленности. Их существенные преимущества заключаются в простоте управления, точности и непрерывности регулирования скорости в широком диапазоне, высоком быстродействии.

В регулируемом электроприводе наиболее приемлемым решением до сих пор является двигатель с тиристорным управлением. В последние годы дальнейшее развитие получили также приводы переменного тока. Однако при наличии высоких требований к показателям регулирования они не могут успешно конкурировать с электроприводами постоянного тока.

Несмотря на свою надёжность, малые габариты, неприхотливость в обслуживании, двигатели переменного тока требуют относительно сложных и дорогостоящих систем регулирования скорости.

Диапазон мощностей существующих тиристорных электроприводов постоянного тока имеет пределы от долей киловатта до нескольких тысяч киловатт.

Технологический прогресс в области электротехники, электроники, наблюдающийся в последние годы, привёл к существенным изменениям системах управления электроприводами.

Определение структуры и параметров объекта управления

Объект управления данного электропривода содержит: электродвигатель ПБВ 132 L, тиристорный реверсивный преобразователь, М=6, с раздельным управлением комплектами, рабочий орган упруго связанный с валом электродвигателя.

Основные технические данные двигателя:

Номинальный момент, нм, 47,7

Номинальная частота вращения, об/мин 600

Номинальное напряжение, в, 70

Номинальный ток, А, 50

Длительный момент в заторможенном состоянии, нм, 62

Максимальный момент при пуске, нм, 470

Момент при максимальной частоте вращения, нм, 21

Максимальный момент при макс. частоте вращения, нм, 98

Момент инерции двигателя, кг*м2, 0,238

Сопротивление обмотки якоря, Ом, 0,0707

Индуктивность обмотки якоря, мГн, 0,554

Электромеханическая постоянная времени, мс, 12,3

Электромагнитная постоянная времени, мс, 7,85

Масса, кг, 100

Электродвигатель этой серии длительно выдерживают повышение частоты вращения 0.1…2000 об/мин. Класс нагревостойкости изоляции-F. Степень защиты от воздействий окружающей среды - IP44; способ охлаждения - IC040.

Рассчитаем недостающие параметры двигателя, необходимые в дальнейших расчётах.

C

Постоянная времени Тэ:

Тэ = L / R = 0.554/0,0707 = 7,85 мс

Расчёт параметров упругой двух массовой системы:

Согласно заданию на курсовой проект

, Fу = 10 Гц.

Частота упругих колебаний

=2 * 3.14 * 10 = 62,8

Коэффициент соотношения масс

Отсюда J2 = 0.476 кг / м

Найдём жесткость двух массовой системы

Постоянная времени двух массовой системы

Ту = 1/

= 15,9 мс

Постоянная времени Тм:

Т м = (J1+J2) *R / C

= 0.001884*2*0.53/0.36 = 0.055

Разработка алгоритма управления и расчёт параметров элементов структурной схемы

В качестве системы управления выбираем систему подчинённого регулирования координат с тремя контурами: контур тока, контур скорости первой массы, контур с гибкой обратной связью по скорости второй массы.

Так как из расчётов приведенных ранее видно что:

Тэ и Тм отличаются не очень значительно, то придётся использовать внутреннюю обратную связь по ЭДС двигателя.

Контур тока.

Контур тока будем настраивать на симметричный оптимум. В качестве малой не скомпенсированной постоянной времени принимаем постоянную времени двигателя тиристорного преобразователя.

Т

= Тп = 0.002 с.

Исходя из того что по условию задания на курсовой проект в качестве преобразователя используется ТП, то примем постоянную времени Тп=0,002с, что соизмеримо с Тэ, тогда ТП представляем инерционным звеном с передаточной функцией

Структурная схема контура тока представлена на рис 1.

Uзт I

Рис 1.

Коэффициент обратной связи по току:

Кот = Uзт мах / Iмах = 0.1

Коэффициент усиления преобразователя

Кп = Uп / Uзт = 70/10 = 7

При настройке на технический оптимум желаемая передаточная функция разомкнутого контура равна:

;

где

= 2

Передаточная функция разомкнутого контура

Передаточная функция регулятора тока

Получили ПИ - регулятор тока.

Постоянная времени полученного регулятора тока Трт = 7.1 мс

Передаточная функция замкнутого контура тока

Контур скорости

Имея ввиду то что Ту = 0.0158 с, а 4Т

= 4*0.002 = 0.008 с

Можно сказать что Ту>>4Т

Следовательно при расчёте контура скорости можно пренебречь влиянием обратной связи по упругому моменту. Структурная схема контура скорости имеет вид: (рис 2).

Рис 2.

Коэффициент обратной связи по скорости:

Кос =

= 0.159

Для стабилизации скорости применим ПИ-регулятор, который устранит статическую ошибку. Тогда желаемая передаточная функция разомкнутого контура скорости первой массы:

Передаточная функция разомкнутого контура скорости:

Тогда передаточная функция регулятора скорости первой массы будет:

Получили ПИ - регулятор скорости

Контур скорости второй массы

Для того чтобы уменьшить влияние упругой связи двух массовой системы на работу электропривода и демпфирования упругих колебаний введём гибкую обратную связь по скорости (ускорению) второй массы. Таким образом на регулятор скорости будет подаваться не только задание на скорость и сигнал обратной связи по скорости первой массы, но и сигнал гибкой обратной связи по скорости второй массы. Действие этой гибкой связи можно расценивать как искусственное увеличение

.

Структурная схема контура представлена на рис 3: