Синтез системы подчиненного управления электропривода постоянного тока

Дипломная работа - Физика

Другие дипломы по предмету Физика

Скачать Бесплатно!
Для того чтобы скачать эту работу.
1. Пожалуйста введите слова с картинки:

2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



еличина имеет размерность времени [с] и называется электромеханической постоянной времени якорной цепи.

(с)

 

Используя приращение , которое вызывает приращение тока при получаем из (3):

- дифференциальное уравнение в операторной форме.

Отсюда передаточная функция якорной цепи:

(4) - представляет собой апериодическое звено 1-го порядка

Теперь исходную систему (1) можно свести в следующую системы:

 

(5)

 

В этой системе уравнений (5) входом ДПТ является напряжение , выходом - частота вращения , нагрузка - , а ток является промежуточной величиной. Решим систему уравнений (5) относительно в зависимости от величин и . Из 2-го уравнения системы (5) находим:

 

 

Подставив значение в 1-е уравнение системы (5) получим:

 

Первое слагаемое определяет влияние на напряжение якоря , а второе - влияние момента нагрузки . Величина имеет размерность времени [с] и называется электромеханической постоянной времени.

 

(с)

 

Величина (с) - коэффициент передачи двигателя. Окончательно получим следующее выражение для передаточной функции ДПТ:

(6)

 

Следует отметить, что в статическом режиме (при р=0) формула (6) совпадает с известной формулой механической характеристики ДПТ:

 

(7)

 

 

Анализ передаточной функции ДПТ по выражению (6) показывает, что его структурная схема может быть представлена последовательным соединением апериодическою звена 1-го порядка и интегрирующего звена, охваченные отрицательной обратной связью.

 

Рис

 

Условным здесь является сравнение тока якоря с током нагрузки.

 

Получим передаточную функцию по данной схеме

Что полностью совпадает с передаточной функцией по формуле (6). Поэтому приведенная структурная схема является адекватной и полностью соответствует дифференциальному уравнению ДПТ.

Передаточная функция ДПТ является звеном 2-го порядка. Определим степень колебательности:

 

Т.к. , то данное звено 2-го порядка является колебательным.

 

Расчет тиристорного преобразователя как усилителя мощности

 

Тиристорный преобразователь (ТП) преобразует переменное напряжение сети в регулируемое постоянное напряжение для питания якорной цепи. Силовая схема трансформатор - выпрямительный мост - ДПТ следующая:

 

Рис. 2

 

Управляющим входом для ТП является выходное напряжение регулятора , выходом силовое напряжение . Работа ТП поясняется следующей диаграммой:

 

Рис.3

При Uр=0, α=1800, Uтп=0;

При Uр=Uсх max, α=00, Uтп=Umax;

Таким образом соблюдается пропорция в промежуточных значениях

При Uр=Uсх max/2, α=900, Uтп= Umax/2

Система импульсно фазового управления (СИФУ) синхронно с изменением напряжения сети выдает импульсы на тиристоры. В результате на вход проходит часть синусоиды в зависимости от угла α.

Как элемент системы ТП обладает малой инерционностью, связанной с процессом коммутации тиристоров, а также имеет запаздывание. Оно обусловлено дискретным характером работы ТП: если после открывания какого-либо тиристора изменяется значение Uр, то соответствующее изменение в открывании триристоров произойдет только в следующей полуволне. Крайнее значение запаздываний колеблется от 00 до 1800. Соответственно задержка на одну фазу τ=1/2f, τmax=0.01 c для однофазной сети и τmax=0.0033 c для трёхфазной сети.

Таким образом кривая изменения выходного напряжения ТП при набросе сигнала Uр будет иметь вид:

 

Uтп

Рис

 

Эта кривая может бить аппроксимирована выходной кривой апериодического звена 1-го порядка без запаздывания. В результате получим следующую передаточную функцию ТП:

 

Для трехфазных ТП малая постоянная времени Тμ=0,01с, а коэффициент передачи ТП равняется:

 

 

Итак, передаточная функция ТП:

 

 

Расчет датчиков электропривода. Расчет датчика тока

 

Функцией датчика тока является преобразование тока iя в пропорциональное напряжение Uдт для подачи в регулятор тока. При современной элементной базе на основе операционных усилителей, микросхем и транзисторов с выходным напряжением в 10 В необходимо, чтобы при максимальном значении тока iя напряжение Uдт было равно 10 В. Отсюда коэффициент передачи датчика тока равен:

 

 

Расчет датчика частоты вращения

 

Датчик частоты вращения как датчик скорости вращения вала двигателя постоянного тока преобразует механическое вращение вала в электрический сигнал посредством тахогенераторов. При этом номинальному значению частоты вращении двигателя постоянного тока должно соответствовать выходное напряжение датчика скорости, равное напряжению схемы, поэтому коэффициент датчика скорости равен:

 

Принцип синтеза системы подчиненного управления электропривода

 

В электроприводе (ЭП) обьектом управления (ОУ) является двигатель постоянного тока (ДПТ). Его выходной координатой является частота вращения. Промежуточной координатой является напряжение якоря Uя, ток якоря iя, а также вращающий момент, развиваемый двигателем. Напряжение якоря ограничивается максимально допустимым значением, благодаря трансформатору между сетью и ТП. Также напряжение Uтп max может бить ограничено ограничением угла αmin: если αmin=100, то каким бы большим не бил сигнал Uр, αmin не может быть меньше 100. Поэтому напряжение Uтп л

s