Соловьев А.С., Алексеев В.В. Электропривод с векторным управлением. Руководство к проектированию
Подождите немного. Документ загружается.
31
Для расчета параметров схемы замещения асинхронного двигателя можно вос-
пользоваться программой в Mathcad, данной в Приложении 1.
7. Моделирование переходных процессов в электроприводе
Для расчета регуляторов (рис. 2) векторной системы с опорным вектором глав-
ного потокосцепления воспользуемся методикой приведенной в работах, посвященных
моделированию электрических машин приводов горного оборудования [3, 7, 9], приве-
денной в Приложении 2).
Полученные настройки регуляторов:
ПИ – регулятор потока:
24.1
K
K
2
1
= ; 37.0
1
2
=
K
ПИ – регулятор тока i
2
:
015.0
K
K
4
3
= ;
056,0
1
4
=
K
,
Коэффициент передачи ПИ-регулятора по условию технического оптимума:
K
rω
=12.3
Параметры ПИ-регулятора скорости по условию технического оптимума:
012.0
6
5
=
K
K
;
001.0
1
6
=
K
,
Параметры ПИ-регулятора скорости по условию симметричного оптимума:
01.0
6
5
=
K
K
; 001.0
1
6
=
K
Модель асинхронного двигателя для набора в компьютерной программе пред-
ставлена на рис. 3 [4].
Для исследования переходных процессов используется компьютерная програм-
ма Диспас (диалоговая система проектирования автоматических систем), с помощью
которой моделировалась система электропривода в соответствии с вышеуказанными
уравнениями и схемой рис. 1. На рис.4 – частотный пуск привода.
32
Рис. 3. Модель асинхронного двигателя
33
На вход АД подаются сигналы вида U
sβ
=
U
s
sinϕ и
U
sα
=U
s
cosϕ.
Рис. 4. Графики переходных процессов
1 – действительная скорость электропривода,
2 – сигнал задания скорости,
3 – уровень главного магнитного потокосцепления,
4 – значение момента двигателя,
8 – ток асинхронного двигателя,
Для сравнения на рис.5 представлены переходные процессы при пуске в приводе
по системе ТПЧ-АД со скалярным управлением [5].
34
Рис.5.
Качество переходного процесса при частотном пуске в системе с векторным
управлением лучше по параметру динамической погрешности.
35
Заключение
В качестве привода вращателя бурового станка СБШ-250МН выбрана система
векторного управления с опорным вектором главного потокосцепления.
В результате моделирования с помощью программы ДИСПАС установлено, что
регулирование скорости электропривода, в установившемся и переходных режимах,
отвечает техническим требованиям.
36
Список литературы
1. Алексеев В.В., Соловьев А.С. Автоматизированный электропривод станков ша-
рошечного бурения. СПб, СПГГИ, 1997.
2.
Рудаков В.В., Столяров И.М., Дартау В.А. Асинхронные электроприводы с век-
торным управлением. Л.: Энергоатомиздат. 1987
3.
Алексеев В.В. Расчет и моделирование электропривода с векторным управлени-
ем для вращателя бурового станка/ Записки СПГГИ. Том 157, СПб, 2004.
4. Моделирование переходных процессов в электроприводах горных машин/
В.В.Алексеев, П.В.Алексеев, Ю.П.Павлов, А.Е.Козярук//Наука в СПГГИ(ТУ),
Вып.3.СПб, 1998.
5. Направление совершенствования систем электропривода буровых станков/
Алексеев В.
В., Алексеев П.В.// Труды конференции: Человек на Севере в ХХI веке,
Сыктывкар, 2001.
6.
Дартау В.А. Моделирование на АВМ автоматизированных электроприводов
горных машин. Л.: ЛГИ, 1981.
7. Методы и средства повышения эффективности электромеханических и элек-
тротехнических технологий для горнодобывающей и нефтегазовой отраслей Отчет
СПГГИ им.Г.В.Плеханова; Руководитель работы А.Е.Козярук; № ГР 01.99.0005705, -
СПГГИ, 2001.
8.
Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин: Учебн.
для вузов по специальности “Электромеханика”. 2-е изд., перераб. и доп. -М.:
Высш.шк., 1994.
9.
Рудаков В.В. Электроприводы с программным управлением и последо-
вательной коррекцией. – Л.: ЛГИ, 1990.
37
Омx'
2
0.1937=X'
2
X''
2
bk bk⋅
:=x'
2
X''
2
c
bk bk⋅
⋅:=
ГнLs 0.01927=Омx
1
0.18442=Ls
x
m
x
1
+
()
w0
:=
x
1
X
1
c⋅:=
ГнLm 0.01868=
Омx
m
5.86523=Lm
x
m
w0
:=
x
m
X
m
c⋅:=
рад с
1−
⋅w0 314:=
Основные параметры АД: Lm, Ls, Lr (Гн), Rs, Rr (Ом):
bk 1.03144=
Поправочный коэфф.для уточненной Г-обр.схемы
bk
X'
1
X
1
:=
k
r
0.96803=k
s
0.96951=
k
r
Lm
L
r
:=
k
s
Lm
Ls
:=
Lσr 0.00062=Lσr
x'
2
w0
:=
ГнL'r 0.00119=L'r Lr Lm
Lm
Ls
⋅
⎛
⎜
⎝
⎞
⎟
⎠
−:=
ГнL's 0.00118=Омr'
2
0.03129=L's Ls Lm
Lm
Lr
⋅
⎛
⎜
⎝
⎞
⎟
⎠
−:=r'
2
R''
2
c
bk bk⋅
⋅:=
ГнLr 0.0193=Омr
1
0.04918=r
1
R
1
c⋅:=Lr
x
m
x'
2
+
()
w0
:=
X'
2
0.12219=
Введите
активное сопротивление обмотки статора (о.е.)
9.
X
m
3.7:=
Введите
Xm (о.е.) из справочника для двигателей серии 4А8.
Коэффициент мощности по [табл.2.1]:
cosϕ 0.89:=
7.
КПД:
η 0.92:=
6.
Синхронная скорость базового АД [Кравчик, табл.2.1], об/мин:
n
1
1000:=
5.
Фазное напряжение:
U
1n
220:=
4.
Мощность, Вт:
P
2
75000:=
3
.
Число фаз:
m3:=
2.
Частота, Гц (50):
f
1
50:=
1
.
Исходные данные
Расчёт параметров асинхронного двигателя
( 4A280S6)
Приложение 1
Омc 1.5852=
c
U
1n
I
1n
:=
c = Un / In: "Коэфф.перевода относит.ед. в физическ."
R
1
0.03102=X
1
0.11634=
R
1
R'
1
X
1
X'
1
⋅:=X
1
2X'
1
⋅
X
m
X
m
X
m
X
m
⋅ 4X'
1
⋅ X
m
⋅++
⋅:=
Параметры уточненной Г-образной схемы замещения
AI
1n
138.78403=
Фазный ток, А:
I
1n
P
2
mU
1n
⋅η⋅ cosϕ⋅
:=
X''
2
0.13:=
Введите
приведенное индуктивное сопротивление ротора (о.е.)
12.
R''
2
0.021:=
Введите
приведенное активное сопротивление ротора (о.е.)
11.
X'
1
0.12:=
Введите
индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора 10.
R'
1
0.032:=
38
T
m
0.001:=T
i
0.01489=
Δ
T = Ti - Tm: IF
Δ
T <= 0 THEN 40
¦ Ta = Tm: Tb = Ti: GOTO 50:
¦40 Ta = Ti: Tb = Tm
¦50 k4 = 1 / (2 * Ta * ki * kum * kdi): k3 = k4 * Tb
Канал скорости:
ПИ-регулятор тока i2 ((k3/k4)p+1))/((1/k4)p)
K
1
K
2
1.24292=
1
K
2
0.37522=K
1
K
2
T
ψ
⋅:=
K
2
1
2T
m
⋅ k
ψ
⋅ K
um
⋅ K
dψ
⋅
:=
Канал потока: ПИ-регулятор потока ((k1/k2)p+1)/((1/k2)p
)
Расчет регуляторов векторной САУ
3.
Cm 4.5=k
i
12.5119=T
i
0.01489=k
i
1
r
1
k
r
r'
2
⋅+
:=T
i
L's
r
1
k
r
r'
2
⋅+
:=
Cm 1.5 p0⋅:=k
ψ
0.59766=T
ψ
1.24292=k
ψ
k
s
Lr
r'
2
⋅:=T
ψ
1k
s
k
r
⋅−
()
Lr
r'
2
1k
s
−
()
⋅
⋅:=
Расчет параметров структурной схемы САУ
2.
(1/с)
В*c
K
w
0.09754=
1
K
6s
0.00065=
K
5s
K
6s
0.008=
K
5s
K
6s
8T
a
⋅
()
⋅:=K
6s
J
n
32 T
a
2
⋅ K
m
⋅
:=
Расчет ПИ-регулятора скорости по симметричному оптимуму
1
K
6
0.00097=
K
5
K
6
0.01198=
K
5
K
6
T
em
⋅:=K
6
J
n
4T
a
⋅ K
m
⋅ T
em
⋅
:=
T
em
0.01198=
T
em
J
n
1
Cm Cm⋅Ψ
0
⋅Ψ
0
⋅ k
i
⋅
⋅:=K
m
60.36661=K
m
Cm Ψ
0
⋅
K
w
K
di
⋅:=
Расчет ПИ-регулятора скорости по техническому оптимуму
K
rw
12.34126=K
rw
J
n
K
di
4Cm Ψ
0
⋅ K
w
⋅ T
a
⋅
⋅:=
Расчет П-регулятора скорости по техническому оптимуму
K
3
K
4
0.01489=K
3
K
4
T
b
⋅:=
1
K
4
0.00561=K
4
1
2T
a
⋅ k
i
⋅ K
um
⋅ K
di
⋅
:=
T
t
2T
a
⋅:=T
b
T
i
:=T
a
T
m
:=ΔT 0.01389=
ΔTT
i
T
m
−:=
Lr 0.0194:=Омr
1
0.04946:=r'
2
0.03147:=
Wdn 102.52088=
Wdn w0
1s
n
−
()
p0
⋅:=
Номинальная угловая скорость
s
n
0.021:=p0 3:=
w0 314.16:=
Угловая скорость сети
Ω 104.72:=
Синхронная угловая скорость, рад/с:
J
n
2.98:=
Момент инерции (кг*м^2) jn:
ВU
s
380:=
Номинальное линейное напряжение ("звезда"):
I
1n
138.78:=
Фазный ток, А:Фазное напряжение:
U
1n
220:=
Частота, Гц (50):
f
1
50:=
Исходные данные
1.
Расчёт параметров
структурной схемы и регуляторов векторной САУ
Приложение 2
В/А
K
di
0.00721=
В/Вб
K
dψ
10.09091=K
dψ
10
Ψ
0
:=K
w
10
Wdn
:=K
di
1
I
1n
:=
Коэффициенты передачи датчиков тока; скорости; потока:
Ψ
0
0.99099=Ψ
0
Ψ:=
Ψ
U
1n
4.44 f
1
⋅
:=
Главное потокосцепление, Вб
K
um
31.108=K
um
1.414 U
1n
⋅
10
:=T
m
0.001:=
Лостоянная времени (с) и
к
оэфф. передачи (B/B) ТПЧ:
σ 0.06149=σ
r
0.03197=σ
s
0.0305=σ 1k
s
k
r
⋅−:=σ
r
1k
r
−:=σ
s
1k
s
−:=
k
r
0.96803:=k
s
0.9695:=ГнL's 0.00119:=
39
Оглавление
1. Введение…………………………………………………………………………3
2. Методические указания по выполнению курсовой работы …………………4
2. 1. Состав курсовой работы и общие указания по выполнению
2. 2. Методические указания к разделам курсовой работы ……………………..5
2. 2.1.Составление разделов упрощенного технического задания ……………..5
2.2.2 Выбор основных параметров электропривода и определение
входных данных для расчета регуляторов………………………………….5
2.2.3. Выбор принципа построения САР и разработка структурной схемы
……..5
2.2.4. Расчет параметров звеньев САР и синтез регуляторов…………………….6
2.2.5. Расчет и построение графиков переходных процессов…………………….6
2.2.6. Оценка качества переходных процессов и точности САР привода……….6
2.3. Содержание графической части курсовой работы……………………………6
3. Разработка математической модели и построение САР привода ……………..7
3.1. Блоки для моделирования электропривода…………………………………..7
3.2. Построение модели электропривода с векторной системой управления
Принцип векторного
управления ………………………………………..……7
3.3. Обобщенная электрическая машина…………………………………………...9
3.4. Электромеханическая связь в электроприводе……………………………...11
3.5. Линейные преобразования уравнений обобщенной электрической
машины…………………………………………………………………………11
3.6. Электромагнитный момент обобщенной электрической машины...……….13
3.7. Система векторного управления с обобщенной машиной…………………..14
4. Пример выполнения работы……………………… ……..……………………..17
Приложение 1…………………………………………………………………….37
Приложение 2…………………………………………………………….……….38
Оглавление………..……………………………………………………………….39