Проектирование системы подчинённого регулирования скорости тиристорного электропривода постоянного тока, страница 2

Передаточная функция регулятора тока согласно структурной схеме показанной на рисунке 3, определяется из условия:

Получим передаточную функцию регулятора тока:

где  – эквивалентная электромагнитная постоянная якорной цепи равная

Подставим численные значения величин:

Получили пропорциональный ПИ – регулятор тока.

Тогда передаточная функция разомкнутого КРТ, после подстановки численных значений примет вид:

На рисунке 4 показана принципиальная схема РТ на операционном усилителе, где  − усилитель с бесконечным усилением:

Рисунок 4 Принципиальная схема РТ на операционном усилителе

Синтез контура регулирования скорости (КРС) при настройке на технический оптимум

Структурная схема КРС показана на рисунке 5.

Рисунок 5 Структурная схема КРС

КРС является внешним по отношению к КРТ. При синтезе регулятора скорости (РС) передаточная функция замкнутого контура тока с достаточной точностью аппроксимируется выражением:

Тогда некомпенсируемой малой постоянной времени в контуре регулирования скорости является величина равная:

а компенсируемой постоянной времени будет являться – электромеханическая постоянная электропривода .

В зависимости от требований, предъявляемых к ЭП по точности, диапазону регулирования и форме переходных процессов, регулятор скорости в структурной схеме (рисунок 5) выбирают из условия, чтобы желаемая передаточная функция при настройке на технический оптимум имела вид:

Передаточная функция разомкнутого КРС имеет вид:

Передаточная функция регулятора скорости, определяется из условия:

получим передаточную функцию регулятора скорости из этого условия:

где

 – максимальное значение напряжения задания;

 – коэффициент обратной связи по скорости;

 – номинальная угловая скорость вращения двигателя.

Подставив значения, получим:

Передаточная функция разомкнутого КРС после подстановки значений примет вид:

Получили пропорциональный ПИ – регулятор скорости.

Принципиальная схема регулятора скорости на операционном усилителе представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 Принципиальная схема регулятора скорости на операционном усилителе

Определение диапазона регулирования при настройке на технический оптимум

Для нахождения  воспользуемся выражением для скоростной характеристики при номинальном режиме:

где  – электромеханическая постоянная времени, равная:

тогда

Тогда скоростная характеристика примет вид:

Минимальная частота вращения:

Скоростная характеристика представлена в приложении 1 на рисунке 1.

Можно получить следующий диапазон регулирования для заданной погрешности:

где  – просадка скорости равная:

Так как , то требования к статической точности, даже на минимальной скорости, не удовлетворяют условиям регулирования во всём диапазоне.

Погрешность регулирования скорости:

Так как погрешность регулирования скорости  , то контур регулирования скорости надо настраивать на симметричный оптимум.

Синтез КРС при настройке на симметричный оптимум (СО)

Структурная схема КРС при настройке на симметричный оптимум показана на рисунке 7.

Рисунок 7 Структурная схема КРС при настройке на симметричный оптимум

Синтез регулятора скорости:

Регулятор скорости в структурной схеме (рисунок 7) выбирают из условия, чтобы желаемая передаточная функция при настройке на симметричный оптимум имела вид:

Тогда, исходя из условия, что , запишем выражение для :

Значит , .

Тогда

Скоростная характеристика представлена в приложении 1 на рисунке 2.

Зададимся допустимым коэффициентом неравномерности вращения:

то должно выполняться условие:

Тогда, в соответствии с выражением, можно определить допустимые пульсации тока или момента сопротивления в относительных и абсолютных единицах:

Пульсации тока:

или

Пульсации момента

или

где  – номинальный момент двигателя равный:

4.  Вывод

В ходе выполнения расчётно−графического задания были рассчитаны параметры электропривода: постоянные времени, коэффициенты усиления, коэффициенты обратных связей. Представлена структурная схема двухконтурной системы подчиненного управления двигателем постоянного тока с параллельным возбуждением с регуляторами тока и скорости. Рассчитан регулятор тока согласно с техническим оптимумом, представлена структурная схема и принципиальная схемы контура тока. Регулятор скорости рассчитан в соответствии с заданными параметрами точности регулирования скорости. Произведена настройка КРС на симметричный оптимум. Определены диапазон регулирования скорости, а также пульсации тока и момента двигателя. Представлена структурная и принципиальная (на операционном усилителе) схемы контура регулирования скорости, регулятора скорости.

Получены навыки по синтезу СПР, настройки контуров на два вида оптимумов.

5.  Список литературы

·  И.П.Копылов, Б.К.Клоков Справочник по электрическим машинам в двух томах  – Том1. -   Энергоатомиздат, 1989. – 688 с.

·  Г.М.Симаков Учебное пособие к курсовому проектированию:  «Система автоматического управления электроприводами» - Новосибирск: НГТУ, 2006.