Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Разработка высокочастотного модульного электропривода гибких автоматизированных производств с управляемыми инверторами тока

Диссертация: Разработка высокочастотного модульного электропривода гибких автоматизированных производств с управляемыми инверторами тока
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Элементная база модульного многокоординатного дискретного электроцривода (МДЭП) максимально приспособлена для решения перечисленных задач и в ряде случаев может конструктивно сливаться с производственным участком. При микропроцессорном управлении без кинематических преобразователей движения имеется принципиальная возможность получения сложных взаимосвязанных пространственных перемещений. При этом… Читать ещё >

Разработка высокочастотного модульного электропривода гибких автоматизированных производств с управляемыми инверторами тока (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ГЛАВА I. Краткая характеристика современного этапа развития теории и практики дискретного электропривода. Постановка задач исследования
    • 1. 1. Особенности построения программных перемещений средствами дискретного электропривода
    • 1. 2. Программирование параметров движения. Методы формирЬЕания электрических состояний ШД
    • 1. 3. Требования к инверторам дискретного электропривода. Постановка задач исследования
  • Выводы по главе
  • ГЛАВА II. Режимы работы и основные характеристики инверторов МДЭП
    • 2. 1. Классификация способов построения инверторов МДЭП. Режимы работы
    • 2. 2. Силовые ключевые элементы
    • 2. 3. Способы организации режима переключений
    • 2. 4. Основные характеристики инверторов тока, работающих по принципу «токовый коридор»
    • 2. 5. Потери мощности в транзисторах ключевого инвертора при регулировании тока по принципу «токовый коридор»
    • 2. 6. Влияние инерционности транзисторов на процесс стабилизации тока
    • 2. 7. Оценка статической точности стабилизации тока в мостовых инверторах без обратных диодов
  • Выводы по главе
  • ГЛАВА III. Перспективные технические решения инверторов тока МДЭП и их математические модели в составе электропривода
    • 3. 1. Ключевые инверторы тока, работающие по принципу «двойного токового коридора». 93 3.2. Математическая модель МДЭП при регулировании тока в фазах ШД цо принципу «токовый коридор»
    • 3. 3. Анализ колебаний МДЭП, вызванных пульсациями тока
    • 3. 4. Моделирование колебаний МДЭП
    • 3. 5. Ключевые инверторы с компенсацией пульсаций тока
  • Выводы по главе
  • ГЛАВА 1. У. Проектирование дискретного электропривода
  • Г АЛ с управляемыми инверторами тока. Экспериментальные исследования
    • 4. 1. Выбор элементов электропривода ГАП и определение их основных параметров
    • 4. 1. 1, Связь главных размеров ШД с требованиями задания
      • 4. 1. 2. Выбор типа и основных параметров инвертора. Связь габаритов инвертора с требованиями задания
    • 4. 2. Определение закона управления, обеспечивающего электроприводу заданные динамические показатели
    • 4. 3. Экспериментальные исследования
  • Выводы по главе

Современный этап развития ведущих отраслей цромышленности характеризуется резким расширением номенклатуры и быстрой сменой выпускаемых изделий. В этих условиях одним из основных, если не главным, средством повышения производительности труда и эффективности использования трудовых ресурсов является создание гибких автоматизированных производств (ГАП), ориентированных на безлюдную технологию.

ГАП должны удовлетворять ряду принципиально новых требований, главными из которых можно назвать функциональную гибкость, высокую мобильность и цроизводительность. Технические средства, реализующие ГАП, обязаны обеспечивать быструю переналадку технологического оборудования с одного изделия на другое, сочетать широкую универсальность с цроизводительностью и надежностью специализированных агрегатов и быть полностью унифицированными.

Неотъемлемым качеством промышленных роботов (ПР) как элементов ГАП является сочетание транспортных технологических операций — маршевых перемещений с точными региональными перемещениями.

Элементная база модульного многокоординатного дискретного электроцривода (МДЭП) максимально приспособлена для решения перечисленных задач и в ряде случаев может конструктивно сливаться с производственным участком. При микропроцессорном управлении без кинематических преобразователей движения имеется принципиальная возможность получения сложных взаимосвязанных пространственных перемещений. При этом точность, производительность и стабильность метрологических характеристик оборудования, построенного на базе МДЭП, существенно возрастают.

Для обеспечения энергетических и силовых: показателей в безредукторном приводе, эквивалентном приводу с кинематическими преобразователями движения, требуется увеличение полюсности двигателя за счет уменьшения зубцового деления ^ ДРИ адекватном ему уменьшении воздушного зазора так, чтобы ^/^f20=COnst. При этом, для обеспечения рабочих скоростей около 0,5 м/с требуется частота управления в несколько килогерц. Вместе с тем, высокие статические и динамические показатели в приводе достигаются только при точном формировании во всем частотном диапазоне заданной формы токов в фазах двигателя,.

Б теории дискретного электропривода разработаны методы и структуры управления, позволяющие сочетать достоинства шагового электропривода (ШЭП) с достоинствами классических систем электропривода [l, 2,5j. Выполнение требований к форме заданной кривой фазного тока дает возможность снизить требования к точности изготовления двигателя и упрощает синтез привода с заданными свойствами.

Отличительной чертой МДЭП является невозможность применения в нем в широком частотном диапазоне работы традиционных для классических систем электроприводов технических решений инверторов тока.

Актуальными в этой связи являются поиск технических решений управляемых инверторов тока, максимально учитывающих специфику дискретного электропривода, и получение математического описания для их инженерного синтеза в составе электроцривода.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы.

Основные результаты диссертационной работы можно сформулировать следующим образом:

1. На основании анализа характерных режимов работы дискретного электропривода с шаговыми двигателями показано, что реализация сложного многокоординатного движения с заданным уровнем статических и динамических ошибок требует гибкого изменения структуры цривода в сочетании с питанием фазных обмоток двигателя от управляемых инверторов тока.

2. Сформулированы требования к инверторам МДЭП, учитывающие конкретные особенности применяемого ПЩ, дана классификация и рассмотрены характеристики известных технических решений инверторов, обоснованы в качестве базовых для широкого применения в МДЭП транзисторные ключевые инверторы с заданным уровнем пульсаций тока.

3. Предложены технические решения и приведены сосновные характеристики ключевых инверторов тока для управления ШД, обладающих улучшенными точностными, динамическими и энергетичеа-кими показателями в широком частотном диапазоне работы электропривода.

4. Приведены математическое описание и исследование колебательных процессов в электроприводе, вызванных пульсациями фазного тока ШД при его питании от ключевых инверторов тока.

5. По результатам моделирования уравнений дискретного электропривода с учетом особенностей применяемого инвертора получено обобщенное математическое описание цривода, пригодное для решения задач синтеза электроприводов с заданными отклонениями параметров движения от программных средних значений.

6. Показано, что дальнейшему улучшению точностных показателей в МДЭП с ключевыми инверторами тока препятствуют потери мощности в коммутирующих элементах инвертора и в ШД. Предложено техническое решение электропривода с инвертором тока, сочетающим достоинства ключевых и непрерывных методов усиления.

7″ Полученные рекомендации и оценки позволяют в простой и строгой форме ставить и решать основные задачи проектирования электропривода, в частности, прогнозировать механические и динамические характеристики привода для заданного инвертора или назначать требования к параметрам и элементам инвертора при заданных требованиях к характеристикам привода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Настоящая диссертационная работа является составной частью исследований в области дискретного электропривода с шаговыми двигателями, проводимых в МЭИ в тесном содружестве с промышленностью и для ее нужд. Основным итогом работы является разработка методов синтеза модульного дискретного электропривода с управляемыми инверторами тока, в том числе с инверторами, обладающими улучшенными точностными, динамическими и энергетическими показателями.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Дискретный электроцривод с шаговыми двигателями./Под ред. М. Г. Чиликина.-М.: Энергия, 1971, — 624 с.
  2. Замкнутый дискретный электропривод с цифровым управленмем. Чиликин М .Г., Цаце нкин В .Е., Крючков В .Н. Тр. AIock. э нерг, ин-т, 1978, вып.325, с.4−11
  3. .А., Ильинский Н. Ф., Кожин С. С. Физические принципы и структуры электрического дробления шага.- Тр./Моск.энерг. ин-т, 1979, вып.440, с.5−20
  4. .А., Ильинский Н. Ф., Копылов И. П. Планирование эксперимента в электромеханике. М.: Энергия, 1975. — 184 с.
  5. .А., Козаченко В.Ф, Шаговый электропривод в робототехнике. 4.1. -М.- Моск.энерг.ин-т, 1984. 100 с.
  6. Бесекерский В, А., Попов Е. П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1975. — 767 с.
  7. Высокочастотный шаговый привод с дроблением шага./ Ивоботенко Б, А., Садовский Л. А. и др. Тр.№ оск.энерг.ин-т, 1975, вып.220, с.24−33
  8. Пат, 100 593 (гдр). Einrichtung гит Einstellen ионк
  9. Schrittmotoren auf егпе ЪеЫЫде Zt&-оschen-Position, авт.изобрет. WatosCzyk 3аявл.03.11.72.
  10. Пат.1 279 393 (Англия) Impovement in or relatungto the control Of etec-tric motors, авт.изобрет. Couingwood Gt.H. Заявл.08.10.69- Опубл.28.06.72- МКИ H02 p 7/00
  11. Пат.2 128 999 (франция) Curcuit de command de motenerpar commutation elect гопЩие ses enroulemenstsLa7elEl., авт. изобрет, BaSSiere J. С. Заявл.10.03.1971- Опубл.27.10.73- МКИ НОУ
  12. Многокоординатный дискретный электропривод. /Под, ред. Б. А. Ивоботенко, Н. Ф. Ильинского. Тр./Моск.энерг. ин-т, 1979, 88 с.
  13. Структура цифрового двухкоординатного линейного шаговго электропривода./Мёлкумов^ Г. А., Доброслов В. Г., Кожин С. С. -Т./Моск.энерг.ин-т, 1979, вып.413, с.7−12
  14. .К. Интегральные операционные усилители. М.: Энергоизда, 1982, — 126 с.
  15. Ю.С. Промышленная электроника. М.: Высшая школа, 1982, 495 с.
  16. B.C., Сенько В. Н., Чиженко И.М., Основы преобразовательной техники. М.: Высшая школа, 1980, 418 с.
  17. Л .И. Полупроводниковые форсирующие схемы. М.: Энергия, 1974, 93 с.
  18. Н.П. Основы теории тразисторов и транзисторных схем. М.: Энергия, 1977, 670 с.
  19. Ю.И. Транзисторные импульсные устройства управления электродвигателями и электромагнитными механизмами. М.: Энергия, 1964, 120 с.
  20. О.А. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключений. М.: Энергия, 1971
  21. Ю.А., Кулешов В. И., Шмырева М. М. Автономные дискретные электроприводы с силовыми шаговыми двигателями. Л.: Энергия, 1980, 158 с.
  22. Режимы работы и способы повышения надежности транзисторных ключей в преобразователях систем электропривода/Глазенко Т.А., Синицин В. А. и др., Киев ИЭД, АН УССР.
  23. С.В., Клюй А. Н., Семенцов С. А. Аннотация обзорапатентной ситуации по теме «Модули транзисторных ключей». Электротехн. пром-сть сер.Преобраз.техн., 1982, вып.6
  24. Croissance moderee des semiconduc-ters de puissance Electronigue Industriell, 1983, N51/15−0^^.9^ранция).
  25. А.П., Пискунов А. Г., Майоров В. В. Универсальный усилитель мощности для дискретного электропривода. Тр./'Лоск, энерг. ин-т, 1980, c. III-120
  26. С.С. Силовые электронные устройства. М.: Радио и СЕЯЗЬ, 1982, 255 с.
  27. О.Е. Особенности бесколлекторного двигателя, питаемого от источника тока. В кн.: Электронная техника в автоматике/Под ред. Конева Ю. И. Вып.9, М.: Сов. радио, с.200−208,1977
  28. Ю.И., Розно Ю. Н., Бочкарев О. Е. Свойства бесколлекторного двигателя при питании его от трехфазного источника тока.-В кн.: Электронная техника в автоматике/Под ред. Конева Ю. Н., вып.9, М.: Сов. радио, 1977, с.208−214
  29. В.П. Инверторы для шагового электропривода с дроблением шага. Тр"/Моск.энерг.ин-т, 1980, вып.477
  30. Ю.И., Машуков Е. В., Мелешин В. И. Уменьшение мощности, рассеиваемой за время переключения, в транзисторах с активно-индуктивной нагрузкой. В кн.: Полупроводниковые приборы и их применение. Под ред.Я. А. Федотова. Вып.18, М., Радио, 1967, с.222−235
  31. Н.Н., Моин B.C. Снижение динамических потерь в транзисторах статических преобразователей.-В кн.: Преобразование частот и фаз в технике сильных токов. Вып.2, М.: ВНИИЭМ, 1966
  32. В.Г., Усачев А. П. Режимы переключения транзисторных ключей в преобразователях систем электропривода.-Электротехн.пром.-сть. Сер. Электропривод, 1981, вып.5 (94), с.13−15&diams- *
  33. B.C. Мощные импульсные транзисторные каскады для активно-индуктивной нагрузки.-В кн.: Электронная техника в автоматике/Под ред.Ю. И. Конева. Вып.8, М.: Сов. радио, 1976, с.173−183
  34. Е.В. Транзисторные устройства коммутации и защиты сетей постоянного тока. В кн.: Электронная техника в автоматике/Под ред.Ю. И. Конева, Вып.9, М.: Сов. радио, 1977, с.18−30
  35. А.Б., Медведев Ю. А., Сергеев В. В. Силовой транзисторный ключ. В кн.: Электронная техника в автоматике/Под ред.Ю. И. Конева. Вып.13, М.: Радио и связь, 1982, с.203−207
  36. В.Г., Усачев А. П. Быстродействующие глубокорегулируе-мые транзисторный электропривод постоянного тока.-Электротехн. пром.-сть. Сер.Электропривод., 1981, вып. З
  37. Stokes, R. JutLruaUonab Semiconductor Pourer
  38. Conference, Lake dulna tfista, 1977.
  39. Boto-ier P. Pourer transistors in variable speeddrives, «Electron and Power. 1978,24 «10, p. 730−736.
  40. Т.А. Импульсные полупроводниковые усилители в электроприводе. М.: Энергия, 1965, 187 с.
  41. М.Н. Переходные процессы в импульсных транзисторных и тиристорных системах. В кн.: Электронная техника в автоматике/Под ред.Ю. И. Конева, Вып.1. М.: Сов. радио, 1969, с.110−122
  42. А.с.2 959 760 (СССР). Устройство для управления шаговым двигателем/Авт.изобрет.Рожанский Ю. З., Рубцов В. П. и др.-Заявл. 16.06.80- Опубл. в БИ, № 4, 1982
  43. Принципы построения инверторов для шаговых двигателей с электрическим дроблением шага/Козаченко В.Ф., Красовский А. Б. и др. Элек-тротехн.пром-сть, Сер. Электропривод, 1984, вып. 10, с.1−4
  44. Н., Новотный Д. Введение в электромеханику. М.: Энергия, 1969. — 345 с.
  45. Д., Вудсон Г. Электромеханическое преобразование энергии. М.: Энергия, 1964, — 526 с.
  46. С.С. Разработка дискретного позиционного электропривода с электрическим дроблением шага: Автореферат канд. дисс. МЭИ, 1984. 20 с.
  47. Г. С., Чхартишвили Л. П. Цифровое моделирование динамических систем. М.: Моск.энерг.ин-т, 1978, — 75 с.
  48. Н.Ф. Элементы теории эксперимента. М.: Моск. энерг. ин-т, 1980. 90 с.
  49. Основы теории цепей/Зевеке Г. В., Ионкин А. П. и др. М.: Энергия, 1975, 750 с.
  50. А.Ю. Регуляторы мощности на основе взаимодействия усилителей импульсного и непрерывного режимов. В кн.: Электронная техника в автоматике/Под ред.Ю. И. Конева. Вып. II, М.: Сов. радио, 1980, с.201−206
  51. А.Ю. Непрерывно-импульсные стабилизаторы напряжения с регулирующим транзистором в непрерывной части в граничном режиме. В кн.: Электронная техника в автоматике/ Под ред.Ю. И. Конева. Вып.12, М.: Радио и связь, 1981, с.109−112
  52. Гончаров А. Ю, Усилители в граничном режиме. В кн. Электронная техника в автоматике/Под ред.Ю. И. Конева.Вып.12, М.: Радио и связь, 1981, с.83−92
  53. В.И. Основы ключевых методов усиления. М.: Энергия, 1980. — 232 с,
  54. Конев Ю. И, Энергетические возможности миниатюризации силовых (Полупроводниковых интегральных устройств. В кн. Электронная техника в автоматике. Под ред.Ю. И. Конева. Вып. З, М.: Сов. радио, 1973
  55. В.И. Энергетические соотношения включевых преобразователях постоянного напряжения. В кн.: Электронная техника в автоматике/Под ред.Ю. И. Конева. Вып.9. M. s Сов. радио, 1977, с.83−98
  56. В.И. Сравнительный анализ структурных схем микроэлектронных ИВЭП. В кн. Электронная техника в автоматике /Под ред .Ю. И. Конева. — Вып.13, М.: Радио и связь, 1982, с.74−83.
  57. Основы автоматизированного электропривода/Под ред.М.Г.Чи-ликина. М., Энергия, 1974. 567 с.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!