Синтезирование электрических схем регуляторов для якорного канала двухзонной САУ с подчинённым регулированием тока якоря и возбуждения

ВВЕДЕНИЕ

В данной курсовой работе нам необходимо произвести: синтез регуляторов тока и скорости, статические и динамические расчёты, синтезировать электрические схемы полученных регуляторов.

Канал управления электродвигателя по якорю имеет два контура регулирования: внешний контур регулирования скорости (с обратной связью по частоте вращения от тахогенератора) и подчинённый ему внутренний контур регулирования тока якоря (с обратной связью по току якоря от шунта и датчика тока).

Рассматриваемая в курсовой САУ позволяет регулировать частоту вращения электродвигателя по двум зонам. За счёт увеличения напряжения задания якорного канала (от минимального до номинального значения) можно увеличивать угловую скорость двигателя (от минимальной до номинальной) при этом необходимо поддерживать неизменным магнитный поток.

Контур скорости необходимо оптимизировать на УСО, а контур тока – СО.

1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ, ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА РАССЧИТЫВАЕМОГО КАНАЛА

В ходе выполнения курсовой работы необходимо синтезировать электрические схемы регуляторов для якорного канала двухзонной САУ с подчинённым регулированием тока якоря и возбуждения, функциональная схема которой представлена на рис. 1.

В функциональной схеме заданной САУ обозначено:

АS – задатчик интенсивности, определяющий темп нарастания (убывания) частоты вращения электродвигателя при пуске (торможении);

AR – регулятор скорости двигателя;

АА1– регулятор тока якоря электродвигателя;

AU1 – СИФУ;

L1 –сглаживающий дроссель тиристорного преобразователя;

М, LM – регулируемый электродвигатель постоянного тока и его обмотка возбуждения;

BR, LBR – тахогенератор и его обмотка возбуждения;

RS1– шунт, являющийся измерителям тока якоря;

UA1 – датчик тока якоря, служащий для гальванической развязки и согласования силовых и управляющих электрических цепей;

ALA1– функциональный блок-ограничитель тока якоря;

R_зс, R_зтя – резисторы, служащие  для подачи сигналов задания скорости, тока якоря;

R_с, R_тя1– резисторы, служащие для подачи сигналов обратной связи по скорости, току якоря;

R_ф1, С_ф1  – пассивный фильтр.

Данная САУ позволяет увеличивать частоту вращения электродвигателя по одной зоне. Со стороны якорной цепи электродвигателя за счёт увеличение сигнала задания якорного канала U_зад1 от минимального до номинального значения можно увеличивать угловую скорость двигателя от минимальной до номинальной величины. При этом канал возбуждения поддерживает магнитный поток на номинальном уровне.

2. Структурная схема канала регулятора

Из общей линеаризованной схемы двухзонной  САУ с подчинёнными контурами регулирования тока якоря и возбуждения электропривода постоянного тока вычерчиваем только якорный канал регулирования. (рис.2).

Канал управления электроприводом по якорю имеют два контура регулирования: внешний контур регулирования скорости с обратной связью по частоте (от тахогенератора) и подчинённый ему внутренний контур регулирования тока якоря с обратной связью по току якоря (от шунта и датчика тока).

U_зад1 = 4 В  – сигнал задания угловой скорости двигателя по каналу якоря.

U_зтя = 2.5 В – сигнал задания тока якоря I_я.

U_осс =2.5 В  – сигнал обратной связи по скорости двигателя.

U_остя 2.5 В  -- сигнал обратной связи по току якоря.

ΔU_рс – сигнал рассогласования на входах регулятора скорости.

ΔU_ртя – сигнал рассогласования на входах регулятора тока якоря.

Е_с – ЭДС сети

Е_тп1 – ЭДС тиристорного преобразователя якорного канала.

U_тп1 – управляющий сигнал СИФУ тиристорного преобразователя канала якоря.

М_дв, М_ст – электромагнитный и статический нагрузочный момент электродвигателя.

Передаточные функции и их параметры на структурной схеме обозначены так:

W_рс(p) – передаточная функция регулятора скорости

W_ртя(p) – передаточная функция регулятора тока якоря.

W_ф1(р) – передаточная функция фильтра.

К_су – коэффициенты передачи сравнивающих устройств;

К_тг = 50 (мВ*об)/мин  – коэффициент передачи тахогенератора;

К_дтя -- коэффициент передачи датчика тока якоря;

Т_тп1, К_тп1 – постоянная времени и коэффициенты передачи тиристорного преобразователя канала якоря;

L_я = 6 мГн , R_я = 1.01 Ом  – индуктивность и активное сопротивление якорной цепи двигателя

L_{дрΣ ,} R_дрΣ – суммарные индуктивность и активное сопротивление сглаживающего и токоограничивающего реакторов тиристорного преобразователя в якорном канале;

Т_тг , Т_дтя – постоянные времени тахогенератора и датчика тока якоря;

J_Σ – суммарный момент инерции ротора электродвигателя и нагрузки