Системы управления электроприводами: Учебное пособие по курсовому проектированию

621.34

С 409

Г.М. Симаков

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ

Учебное пособие по курсовому проектированию

Новосибирск

2006

Министерство образования РФ

Новосибирский государственный технический университет

______________________________________________________________

621.34

С 409

                                                      Г.М. Симаков

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ

Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия по курсовому проектированию

для студентов электромеханического

факультета (специальность 140604) всех форм обучения

Новосибирск

2006

УДК 62-83.01(075)

                 Симаков Г.М.  Системы управления  электроприводами: Учеб. пособие по  курсовому проектированию. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006.-120с.

В учебном пособии изложены вопросы расчета систем автоматического управления электроприводами. Рассмотрен тиристорный  и транзисторный электропривод постоянного тока, а также транзисторный асинхронный электропривод переменного тока. Даны методики выбора параметров регуляторов. Приведено описание функциональных схем электроприводов типа «ЭШИР», «ЭРАТОН» и «ИРБИ». Рассмотрены вопросы моделирования систем электропривода.

Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» и по специальности «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов».

Рецензент:  к.т.н., доцент  Зима Е.А.

Работа подготовлена кафедрой электропривода и автоматизации промышленных установок

© Новосибирский государственный технический университет, 2006 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………………………………....…6

Требования к оформлению материалов курсового проекта………………….....6

Содержание курсового проекта……………………………………………….......7

Учебно-методические указания к выполнению курсового проекта……………8

1. Выбор системы электропривода и его функциональная схема………………8

Электропривод постоянного тока по схеме «тиристорный преобразователь-двигатель»…………………………………………………………………………11

2. Расчет и выбор элементов силовой части электропривода…………………11

2.1. Расчет параметров трансформатора………………………………….13

2.2. Проверка и выбор тиристоров………………………………………..15

2.3. Выбор анодных реакторов……………………………………………17

2.4. Расчет уравнительных реакторов…………………………………….18

2.5. Выбор катодного дросселя……………………………………………19

3. Расчет основных параметров силовой цепи электропривода……………….21

4. Синтез и  расчет параметров регуляторов в линеаризованных системах управления частотой вращения электропривода…………………………….....22

4.1. Синтез системы подчиненного регулирования скорости электропривода……………………………………………………………………………..… 24

4.2. Синтез параметров линеаризованных структур вентильного электропривода на основе диаграмм качества………………………………............29

Электропривод постоянного тока по схеме «широтно-импульсный преобразователь-двигатель»…………………………………………………………..…….35

5. Расчет и выбор элементов силовой части электропривода………………....35

5.1. Расчет источника питания и силового фильтра……………………..36

5.2. Выбор транзисторов и шунтирующих диодов………………………39

5.3. Защита транзисторов от перенапряжений…………………………...40

5.4. Расчет статических параметров системы «ШИП-ДПТ»……...…….41

6. Синтез регуляторов в линеаризованной системе управления электроприводом постоянного тока на базе транзисторного преобразователя………………………………………………………….………………………..43

6.1. Общие положения……………………………………………………..43

6.2. Синтез регуляторов на основе метода разделения движений……...47

6.3. Синтез системы автоматического управления (САУ) на базе контура регулирования тока якоря с ШИМ………………………………………..……..55

6.3.1. Синтез САУ с помощью метода модального управления………55

6.3.2. Синтез системы подчинённого регулирования (СПР) для электропривода на базе широтно-импульсного преобразователя………………….60

7. Электропривод переменного тока на основе асинхронного двигателя……….………………………………………………………………………......62

7.1. Расчет параметров асинхронного электродвигателя………...……...62

7.2. Механические и скоростные характеристики……………………….65

7.3. Выбор типа электропривода………………………………………….68

7.4. Расчет силовой части электропривода……………………………….74

7.5. Расчет параметров регуляторов………………………………………78

8. Моделирование синтезированной системы управления электроприводом…………………………………………………………………………………84

8.1. Моделирование линеаризованных структур электропривода……...84

8.2. Моделирование нелинейных структур электропривода……………85

9. Расчет параметров регуляторов тока, скорости и выбор их элементов…....89

10. Описание элементов системы управления преобразователем, их характеристики и выбор защиты………………………………………………………....92

11. Принципиальная схема управления электроприводом и её описание……93

12. Спецификация электрооборудования……………………………………….93

13. Заключение…………………………………………………………………....94