Синтез системы подчиненного управления электропривода постоянного тока
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?еличина имеет размерность времени [с] и называется электромеханической постоянной времени якорной цепи.
(с)
Используя приращение , которое вызывает приращение тока при получаем из (3):
- дифференциальное уравнение в операторной форме.
Отсюда передаточная функция якорной цепи:
(4) - представляет собой апериодическое звено 1-го порядка
Теперь исходную систему (1) можно свести в следующую системы:
(5)
В этой системе уравнений (5) входом ДПТ является напряжение , выходом - частота вращения , нагрузка - , а ток является промежуточной величиной. Решим систему уравнений (5) относительно в зависимости от величин и . Из 2-го уравнения системы (5) находим:
Подставив значение в 1-е уравнение системы (5) получим:
Первое слагаемое определяет влияние на напряжение якоря , а второе - влияние момента нагрузки . Величина имеет размерность времени [с] и называется электромеханической постоянной времени.
(с)
Величина (с) - коэффициент передачи двигателя. Окончательно получим следующее выражение для передаточной функции ДПТ:
(6)
Следует отметить, что в статическом режиме (при р=0) формула (6) совпадает с известной формулой механической характеристики ДПТ:
(7)
Анализ передаточной функции ДПТ по выражению (6) показывает, что его структурная схема может быть представлена последовательным соединением апериодическою звена 1-го порядка и интегрирующего звена, охваченные отрицательной обратной связью.
Рис
Условным здесь является сравнение тока якоря с током нагрузки.
Получим передаточную функцию по данной схеме
Что полностью совпадает с передаточной функцией по формуле (6). Поэтому приведенная структурная схема является адекватной и полностью соответствует дифференциальному уравнению ДПТ.
Передаточная функция ДПТ является звеном 2-го порядка. Определим степень колебательности:
Т.к. , то данное звено 2-го порядка является колебательным.
Расчет тиристорного преобразователя как усилителя мощности
Тиристорный преобразователь (ТП) преобразует переменное напряжение сети в регулируемое постоянное напряжение для питания якорной цепи. Силовая схема трансформатор - выпрямительный мост - ДПТ следующая:
Рис. 2
Управляющим входом для ТП является выходное напряжение регулятора , выходом силовое напряжение . Работа ТП поясняется следующей диаграммой:
Рис.3
При Uр=0, ?=1800, Uтп=0;
При Uр=Uсх max, ?=00, Uтп=Umax;
Таким образом соблюдается пропорция в промежуточных значениях
При Uр=Uсх max/2, ?=900, Uтп= Umax/2
Система импульсно фазового управления (СИФУ) синхронно с изменением напряжения сети выдает импульсы на тиристоры. В результате на вход проходит часть синусоиды в зависимости от угла ?.
Как элемент системы ТП обладает малой инерционностью, связанной с процессом коммутации тиристоров, а также имеет запаздывание. Оно обусловлено дискретным характером работы ТП: если после открывания какого-либо тиристора изменяется значение Uр, то соответствующее изменение в открывании триристоров произойдет только в следующей полуволне. Крайнее значение запаздываний колеблется от 00 до 1800. Соответственно задержка на одну фазу ?=1/2f, ?max=0.01 c для однофазной сети и ?max=0.0033 c для трёхфазной сети.
Таким образом кривая изменения выходного напряжения ТП при набросе сигнала Uр будет иметь вид:
Uтп
Рис
Эта кривая может бить аппроксимирована выходной кривой апериодического звена 1-го порядка без запаздывания. В результате получим следующую передаточную функцию ТП:
Для трехфазных ТП малая постоянная времени Т?=0,01с, а коэффициент передачи ТП равняется:
Итак, передаточная функция ТП:
Расчет датчиков электропривода. Расчет датчика тока
Функцией датчика тока является преобразование тока iя в пропорциональное напряжение Uдт для подачи в регулятор тока. При современной элементной базе на основе операционных усилителей, микросхем и транзисторов с выходным напряжением в 10 В необходимо, чтобы при максимальном значении тока iя напряжение Uдт было равно 10 В. Отсюда коэффициент передачи датчика тока равен:
Расчет датчика частоты вращения
Датчик частоты вращения как датчик скорости вращения вала двигателя постоянного тока преобразует механическое вращение вала в электрический сигнал посредством тахогенераторов. При этом номинальному значению частоты вращении двигателя постоянного тока должно соответствовать выходное напряжение датчика скорости, равное напряжению схемы, поэтому коэффициент датчика скорости равен:
Принцип синтеза системы подчиненного управления электропривода
В электроприводе (ЭП) обьектом управления (ОУ) является двигатель постоянного тока (ДПТ). Его выходной координатой является частота вращения. Промежуточной координатой является напряжение якоря Uя, ток якоря iя, а также вращающий момент, развиваемый двигателем. Напряжение якоря ограничивается максимально допустимым значением, благодаря трансформатору между сетью и ТП. Также напряжение Uтп max может бить ограничено ограничением угла ?min: если ?min=100, то каким бы большим не бил сигнал Uр, ?min не может быть меньше 100. Поэтому напряжение Uтп л