Разработка регулируемого электропривода
Герман-Галкин С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.1: Учебное пособие. — СПб.: кОРОНА принт, 2001, — 320 с. Справочник разработчика и конструктора РЭА. Элементная база: В 2 кн./Масленников М.Ю., Соболев Е. А. и др. — М.: Б. И., 1996, — 157 — 300 с. Статический момент трения 10−2 Нм Максимальная частота вращения привода 1140 об/мин, тогда напряжение на выходе… Читать ещё >
Разработка регулируемого электропривода (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
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
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 220 В Напряжение питания ОВ 220 В 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 10 В, тогда ,
коэффициент передачи тиристорного стабилизатора: .
Принимаем постоянную времени тиристорного стабилизатора напряжения .
2. Контур тока возбуждения Задание на номинальный ток 10 В, тогда .
Учитывая возможность форсирования привода по обмотке возбуждения в 2 раза, то. Принимаем .
3. Контур скорости Задание на скорость 10 В, 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…−10 В, Um — максимальное напряжение пилообразного сигнала, приведенный к стандартной шкале −10…−10 В.
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.
Рис. 4 Переходный процесс по току якоря Рис. 5 Пульсации тока якоря в установившемся режиме Из рис. 5 видно, что амплитуда пульсаций тока составляют 1.2 А, для двигателя допустимая амплитуда пульсаций 0.2*Iном = 0.2*14.6 = 2.92 А Отработка приводом синусоидального задания с
Рис. 6 Графики зависимостей .
Проведем эксперимент отработки приводом задания
Рис. 7 Графики зависимостей .
Полоса пропускания привода, при
Рис. 8 Графики зависимостей .
5. Разработка принципиальной электрической схемы и выбор её элементов
1. Контур тока якоря.
Рис. 9 Регулятор тока якоря. Схема принципиальная Принимаем ,
Необходимо ограничение выходного сигнала на уровне 10 В, следовательно выбираем стабилитрон с напряжением стабилизации 10 В.
В качестве датчика тока выбираем ДТХ — 10.
Технические данные ДТХ — 10:
Допустимая перегрузка по измеряемому току (разы) 1.5
Диапазон рабочих температур −20…+80 0С Основная и приведенная погрешность 1%
Нелинейность выходной характеристики 0.1%
Номинальный ток 10 А Коэффициент передачи 1:2000
Полоса пропускания 1…50 000Гц Источник питания 15 В 10%
Учитывая номинальный входной ток и коэффициент передачи, то номинальный выходной сигнал составляет 10/2000 = 0.005 А. Входной ток, тогда выходной ток
Рис. 10 Схема формирования сигнала — (UЗТЯ — UОТЯ)
Принимаем ,
Выбираем:
R9, R12, R13, R17, R19 — C2−29В-0.125−10 кОм±0.05%
R6 — C2−29В-0.125−7.3 Ом±0.05%
R21 — C2−29В-0.125−192 Ом±0.05%
С17— К73−17−63В-12.3 мкФ±0.5%
VD2 — КС210Б
DA1.4, DA1.6, DA1.8 — К140УД17А
DA2 — AD1403
2. Контур скорости Выберем тахогенератор ТГП-60.
Технические данные ТГП-60:
Номинальная частота вращения 1500 об/мин Крутизна выходного напряжения 60 мВ/(об/мин) Нелинейность выходного напряжения 0.1%
Асимметрия выходного напряжения 0.2%
Коэффициент пульсации 2.5%
Сопротивление нагрузки 6 кОм Температурный коэффициент выходного напряжения 0.01%/0С Момент инерции ротора 10-5 кг/м2
Статический момент трения 10-2 Нм Максимальная частота вращения привода 1140 об/мин, тогда напряжение на выходе тахогенератора .
Рис. 11 Схема формирования сигнала КРС(- UЗС + UОС)
Принимаем ,
Всвязи с коммутационными процессами, имеющими место в коллекторном узле тахогенератора, необходим фильтр.
Принимаем постоянную времени фильтра с.
Выходной сигнал ограничивается на уровне 10 В стабилитроном с напряжением стабилизации 10 В.
Выбираем:
R1 — C2−29В-0.125−87.4 кОм±0.05%
R2, R5, R7 — C2−29В-0.125−10 кОм±0.05%
R3, R4 — C2−29В-0.125−145 Ом±0.05%
С1 — К73−17−63В-46 пФ±0.5%
VD1 — КС210Б
DA1.1, DA1.2 — К140УД17А Блок компенсации по первой производной скорости:
Рис. 12 Схема формирования сигнала (КК •р) Принимаем ,
Выбираем:
R8 — C2−29В-0.125−1 МОм±0.05%
С4 — К73−17−63В-1.5 мкФ±0.5%
DA1.3 — К140УД17А
3. Контур тока возбуждения Рис. 13 Регулятор тока возбуждения. Схема принципиальная Принимаем ,
Необходимо ограничение выходного сигнала на уровне 10 В, следовательно выбираем стабилитрон с напряжением стабилизации 10 В.
Рис. 14 Схема формирования сигнала (- UОТВ)
В качестве датчика тока выбираем ДТХ — 10.
Принимаем ,
Выбираем:
R10 — C2−29В-0.125−73 Ом±0.05%
R11 — C2−29В-0.125−1 МОм±0.05%
R20, R23, R24 — C2−29В-0.125−1 кОм±0.05%
R22 — C2−29В-0.125−12.5 кОм±0.05%
С18— К73−17−63В-16 мкФ±0.5%
С23— К73−17−63В-4 мкФ±0.5%
VD3 — КС210Б
DA1.5, DA1.9, DA1.10 — К140УД17А Для подавления помех между выводами питания микросхем и общим проводом подключаются конденсаторы — К10−17−25В-0.1мкФ±0.5%.
Список используемой литературы
1. Справочник по электрическим машинам: В 2 т./Под общ. Ред. И. П. Копылова и Б. К. Клокова. Т. 1. — М.: Энергоатомиздат, 1988, — 456с.
2. Башарин А. В., Новиков В. А., Соколовский Г. Г. «Управление электроприводами»: Учебное пособие для вузов. — Л.:Энергоатомиздат. Ленингр. Отделение, 1982, — 392с.
3. Ключев В. И. «Теория электропривода»: Учеб. Для вузов. — 2-е изд. Перераб. И доп. — М.: Энергоатомиздат, 2001, — 704 с.
4. Герман-Галкин С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.1: Учебное пособие. — СПб.: кОРОНА принт, 2001, — 320 с.
5. Справочник разработчика и конструктора РЭА. Элементная база: В 2 кн./Масленников М.Ю., Соболев Е. А. и др. — М.: Б. И., 1996, — 157 — 300 с.
6. Операционные усилители и компараторы. — М.: Издательский дом «ДОДЭКА ХХI», 2002, — 560 С.
7. Александров К. К., Кузьмина Е. Г. Электрические чертежи и схемы. — М.:энергоатомиздат, 1990, — 288 с.