Цифровое моделирование системы управления электроприводом в пространстве исходных фазовых координат
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
новные разновидности алгоритмов управления приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1 - Алгоритмы управления в различных фазовых пространвах
АлгоритмОсобенности технической реализацииДостоинстваНедостатки1. В пространстве главной (регулируемой данным регулятором) и вспомогательных фазовых координатНе представляет затрудненийПростота технической реализацииНе придает системе преимуществ в статических характеристиках. Повышенная по сравнению с другими алгоритмами чувствительность к параметрическим возмущениям2. В пространстве главной фазовой координаты и первых производных главной и вспомогательных фазовых координатЗатруднительна из-за необходимости вычисления первых производных каждой из фазовых координатВозможность получения жестких статических характеристик, меньшая по сравнению с алгоритмом 1 чувствительность к параметрическим возмущениямНевозможность полной компенсации всех параметрических и координатных возмущений. Повышенная чувствительность к помехам из-за наличия производной3. В пространстве главной координаты и ее производных, причем порядок наивысшей производной на единицу меньше числа измеряемых фазовых координатВесьма затруднительна, т.к. требует вычисления n-1 производных фазовых координатТеоретически абсолютная инвариантность к параметрическим и координатным возмущениямПрактическая невозможность технической реализации без дополнительных упрощений алгоритма, например, переходе от чистых производных к реальным.
Структурные схемы контуров регулирования, соответствующих алгоритмам 1-3 приведены соответственно на рис. 1.1,а-в. В качестве регулируемой координаты x выступает одна из исходных координат объекта (в позиционной системе с двигателем постоянного тока это ЭДС преобразователя Eп, ток якоря I, скорость вращения двигателя w, положение механизма S).
Рисунок 1.2 - Структурные схемы контура регулирования координаты x
Наибольший интерес с точки зрения проектировщика представляют структуры САУ, построенные на базе алгоритмов 1 и 3. В первом случае получаем САУ, которая не намного сложнее линейной системы подчиненного регулирования, но благодаря организации в контуре скользящего режима имеет меньшую чувствительность к параметрическим и координатным возмущениям (этот тезис следует проверить в процессе исследований). Система же с алгоритмом 3 представляет идеализированный вариант построения САУ, в котором может быть получены абсолютная инвариантность к изменениям параметров ОУ и координатным возмущениям (в процессе исследований следует убедиться в этом, а также выявить те ограничения, в пределах которых имеет место абсолютная инвариантность).
2. ВЫБОР СРЕДСТВ ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ЗАКОНОВ УПРАВЛЕНИЯ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ
.1 Основные требования, предъявляемые к силовому преобразователю
Необходимость обеспечения скользящего режима в контуре управления обуславливает повышенные требования к динамическим свойствам управляемого преобразователя. Полоса пропускания преобразователя должна быть не менее предполагаемой частоты скользящего режима, которую в свою очередь целесообразно обеспечить в диапазоне . Поэтому применение преобразователей, выполненных на полууправляемых тиристорах малоэффективно, т.к. полоса пропускания в данном случае не превышает частоты питающей сети 50 Гц.
Основными типами современных приборов силовой электроники, применяемых в современном преобразовательном оборудовании являются [10]:
полевые (MOSFET) и биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT);
запираемые тиристоры (GTO - Gate-turn-off) и их модернизированный вариант - коммутируемые по затвору запираемые тиристоры (IGCT - Integrated Gate-Commutated Thyristors). Эти приборы производятся фирмами ABB Semiconductors AG и Mitsubishi в таблеточных корпусах прижимной конструкции (press-pack) и расiитаны на ток до 4,5 кА и напряжение до 6 кВ;
биполярный транзистор с изолированным затвором и увеличенной инжекцией (IEGT - Injection Enhanced Gate Transistor). Объединяет преимущества IGBT - малую мощность управления и малые коммутационные потери, широкую область безопасной работы с преимуществами GTO - низким прямым падением напряжения.
Практически все типы преобразовательного оборудования мощностью от единиц киловатт до единиц мегаватт разрабатываются и производятся с использованием силовых модулей на основе IGBT. В настоящее время силовые IGBT-модули выпускаются на ток 10тАж2400 А и коммутируемое напряжение 0,6тАж3,3 кВ. Модули широко используются в регулируемом технологическом и тяговом электроприводе, вторичных источниках питания, в металлургии, химии, машиностроении, связи, энергетике. Имея лучшие характеристики - малые мощность управления и коммутационные потери, высокие скорости коммутации и стойкость к перегрузкам, они вытеснили в этих областях не только силовые биполярные транзисторы, но даже и запираемые тиристоры (GTO).
Рынок IGBT модулей имеет ежегодный прирост до 30% и в настоящее время достиг объема порядка миллиарда долларов. Уже начато производство IGBT-модулей на напряжение 4,5тАж6,5 кВ.
Всю гамму силовых модулей разделяют на обычные (стандартные) IGBT-модули и интеллектуальные модули. Стандартные модули выпускаются в одно-, двух-, четырех- и шестиключевом исполнении с обратными быстровосстанавливающимися диодами (FRD) или без них. Интеллектуальные силовые модули (IPM - Intelligent Power Modules) впервые появились на рынке в 1988 г. Кроме силовой части схемы преобразователя (мостового одно- или трехфазног?/p>