Моделирование электроприводов постоянного тока с П и ПИ – регуляторами скорости и однофазным полностью управляемым тиристорным преобразователем

Страницы работы

Содержание работы

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Омский государственный технический университет

Кафедра: «ЭсПП»

Дисциплина: «Электропривод»

Отчёт по лабораторной работе №4

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА С           (П и ПИ) – РЕГУЛЯТОРАМИ СКОРОСТИ И ОДНОФАЗНЫМ ПОЛНОСТЬЮ УПРАВЛЯЕМЫМ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Вариант  №6

                                                          Выполнил: студент группы Э – 414

                                                                                          Хапилин Д.В.

                                                          Проверил: к.т.н., старший преподаватель

                                                                                          Катрич П.А.

Омск 2008

Цель работы: изучение принципа действия, статических и динамических свойств тиристорного электропривода с П и ПИ – регуляторами скорости.

ОПИСАНИЕ ИССЛЕДУЕМЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ.

Структурная схема электропривода приведена на рис. 1.


Рис. 1.

Здесь  – сопротивление и ток якорной цепи;

– угловая скорость вала двигателя;

 – момент нагрузки;

 – электромагнитная постоянная времени;

 – конструктивный коэффициент;

– заданная скорость двигателя;

 – передаточная функция регулятора скорости;

 – в случае П-регулятора;

 – в случае ПИ-регулятора;

ТП – тиристорный преобразователь.


Структурная схема ТП приведена на рис. 2.

Рис. 2.

Она состоит из системы импульсно-фазового управления (СИФУ) и силовой части. Назначение СИФУ – преобразование входного непрерывного напряжения управления Uу в угол управления α, отсчитываемого от момента естественного отпирания тиристоров.

Силовая часть однофазного полностью управляемого тиристорного преобразователя приведена на рис. 3.


Рис. 3.


Временные диаграммы работы ТП в режиме непрерывных токов приведены на рис. 4.

Рис. 4.

Здесь α – угол управления, γ=1800 – угол проводимости тиристоров.

Среднее значение выходного напряжения за период (рис. 4)

,                                               (1)

где Um – амплитуда выходного напряжения вторичной обмотки силового трансформатора.

Тогда при α=00 величина , при α=900 – Uср=0.

Отсюда видно, что для осуществления пропорциональной зависимости между напряжением управления и величиной Uср необходимо обеспечить: при Uу=0 угол управления α должен быть , при Uy=Uи.max величина α=00. Такое соотношение между Uy и α можно выполнить применением ГЛИН с формой выходного напряжения Uи, показанной на рис. 5.


Рис. 5.

Определим связь между углом управления α и напряжением управления Uy:    .

Формирование импульса напряжения, открывающего тиристор, происходит,

когда

.                                (2)

Решая (2) относительно α, получим

.                                                 (3)

Тогда, с учетом (1), окончательно получи

.                                    (4)


Зависимость  приведена на рис.6.

Рис. 6.

Возможна грубая линеаризация нелинейной характеристики. В этом случае принимают

,где                                                      (5)

– коэффициент передачи ТП.

Найдем амплитуду выходного напряжения вторичной обмотки трансформатора, необходимую для обеспечения вращения вала двигателя в заданном диапазоне скорости  и момента сопротивления . Тогда среднее значение за период выходного напряжения ТП:

.                               (6)

Это напряжение обеспечиваются минимальным углом управления:

.                                              (7)

Результат расчета Um по (7) зависит от интуиции проектировщика (удачного выбора αmin).

Необходимо учитывать, что тиристоры ТП могут открыться, только если величина напряжения сети больше противоЭДС двигателя

  .                                                    (8)

Поэтому величину Um, рассчитанную на основании (7), необходимо проверить на выполнение условия (8).Возможен расчет Um без предварительной оценки величины αmin. Из (8):

.                                                  (9)

Учитывая (7), (9) и

,

получим:

.                     (10)

Выражение (10) позволяет определить амплитуду выходного напряжения вторичной обмотки трансформатора, достаточную для обеспечения вращения вала двигателя со скоростью ωз.max и момента сопротивления Mc.max.

Моделирование исследуемых электроприводов на ЭВМ производится с помощью приложения «Simulink» из состава программного пакета «MatLab».


Временные диаграммы работы блоков модели ТП приведены на рис. 7.

Рис. 7.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

1.  Для заданных параметров двигателя  рассчитать напряжение Um вторичной обмотки силового трансформатора (по выражению (10)), поступающего на силовую часть ТП.

Примем Uм=100 В (для ввода в модель ).

2.   Для заданной величины максимального напряжения Uи.max  рассчитать и построить график зависимости среднего напряжения ТП от напряжения управления (по выражению , где kТП определяется по


выражению (5))  .

                                                                    Рис.8.

3.  Для привода с П-регулятором исследуйте процессы отработки ступенчатого задающего воздействия при kpc=20,50, контролируя величины Uя(t), iя(t), ω(t). Нарисуйте графики этих величин. Определите значения максимальной величины скорости ωmax, перерегулирование σ, размах колебаний скорости в установившемся режиме Δω, время регулирования tp. Результаты занесите в таблицу 1.

Таблица 1. Исследование привода с П-регулятором.

Mc,

Н∙м

kpc

ωmax,

с-1

Δω,

с-1

σ,

%

tp,

c

35

20

64

1

1,5

0,11

4.  Для привода с ПИ-регулятором при заданной величине kи повторите исследования по пункту 4. Результаты занесите в таблицу 2.

Таблица 2. Исследование привода с ПИ-регулятором.

Mc,

Н∙м

kpc

ωmax,

с-1

Δω,

с-1

σ,

%

tp,

c

35

20

66

0,5

0,8

0,125

Для привода с П – регулятором.

Для привода  с ПИ – регулятором (Ки=20).


Вывод: изучили принцип действия, статические и динамические свойства тиристорного электропривода с П и ПИ – регуляторами скорости. Тиристорный электропривод даёт колебания(незначительные биения) скорости в установившемся режиме.

ЛИТЕРАТУРА.

1.  Михайлов О.П. Автоматизированный электропривод станков и промышленных роботов. – М.: Машиностроение, 1990.

2.  Зимин Е.Н., Яковлев В.И. Автоматическое управление электроприводами. – М.: Высшая школа, 1979.

3.  Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред. В.А. Елисеева.

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Электропривод
Тип:
Отчеты по лабораторным работам
Размер файла:
5 Mb
Скачали:
0