Система управления электроприводом БТУ 3601 (стр. 3 из 4)

где

– напряжение насыщения выхода регулятора скорости.

Расчетное значение коэффициента обратной связи по скорости определяется выражением:

где

– максимальное значение напряжения задания.

Синтез начинаем с внутреннего контура – контура тока.

5.2 Синтез контура регулирования тока (КРТ) якоря двигателя

Структурная схема контура тока представлена на рис. 5, на которой: k_Т – коэффициент обратной связи по току; W_РТ(р) – передаточная функция регулятора тока, которая подлежит определению.

Рис. 5

При синтезе прими следующие допущения:

· Пренебрежем влиянием ЭДС вращения в контуре тока якоря.

· Не учитывается влияние внутренней обратной связи по ЭДС двигателя

Настройку регулятора тока будем осуществлять на технический оптимум, следовательно, разомкнутый контур тока должен имеет передаточную функцию:

Следовательно, передаточная функция регулятора тока по схеме рис 4 определится из условия:

и при

получим передаточную функцию регулятора тока:

где

- коэффициент передачи пропорциональной части регулятора тока, – постоянная времени интегральной части регулятора тока.

5.3 Синтез контура регулирования скорости (КРС) электропривода

Контур скорости будем настраивать на симметричный оптимум для обеспечения астатизма САУ.

Контур скорости является внешним по отношению к контуру тока. Структурная схема контура скорости электропривода при тех же допущениях показана на риc. 6.

Рис. 6

Примем некомпенсируемую постоянную времени в контуре скорости:

При настройке на симметричный оптимум, разомкнутый контур скорости должен имеет передаточную функцию:

Следовательно, передаточная функция регулятора скорости определится из условия:

Следовательно, передаточная функция регулятора скорости при настройке контура скорости на симметричный оптимум:

где

– коэффициент передачи пропорциональной части регулятора скорости при настройке контура скорости на симметричный оптимум, – постоянная времени интегральной части регулятора скорости при настройке контура скорости на симметричный оптимум

При настройке на симметричный оптимум для уменьшения перерегулирования на вход системы необходимо установить фильтр с передаточной функцией:

Частота пропускания системы подчиненного регулирования скорости электропривода при настройке его на симметричный оптимум и наличии фильтра на входе равна

6. Моделирование переходных процессов скорости и тока электропривода на ЭВМ с помощью пакета MATLAB

Для проверки расчетов регуляторов делаем моделирование системы электропривода в прикладном пакете программ MATLAB6.5.

Структурная схема электропривода представлена на рис. 7.

Рис. 7

Переходные процессы по скорости и току при пуске вхолостую, разгоне до минимальной скорости, с последующим разгоном до номинальной скорости, далее торможением до минимальной скорости и остановкой на рис. 8.

Рис. 8

Переходные процессы по скорости и току при пуске вхолостую с последующим реверсом и остановкой на рис. 9.

Рис. 9

Переходные процессы по скорости и току при разгоне до номинальной скорости с последующими набросом и сбросом нагрузки на рис. 10.

Рис. 10

7. Расчет параметров регуляторов тока, скорости, и выбор их элементов

Расчёт параметров регуляторов тока, скорости в системе подчиненного регулирования выполняется по расчетной схеме рис. 11 и передаточным функциям регуляторов. В расчётной схеме рис. 6.1 приняты следующие обозначения: ВА – датчик тока, (U_ВА=k_ВАI); BR – датчик скорости вращения (U_BR=k_BRщ); УП – управляемый преобразователь совместно с системой управления им; k_ВА, k_BR – коэффициенты передачи датчиков тока и скорости; R’_зс – сопротивление в обратной связи усилителя при реализации на нем П-регулятора скорости.

Рис. 11

Принимая величину сопротивления

, и k_ba =1 [2], находим остальные величины:

Сопротивление

по не инвертирующему входу усилителя выбирается из условия равенства нулю напряжения смещения на выходе от входных токов усилителя [2]:

По расчетным значениям выбираем типовые резисторы и конденсаторы [4]. Выбираем резистор С5–42В соответственно ряду Е96 на 4.99 кОм, 787 Ом, 69,8 кОм и 681 Ом. Выбираем конденсатор типа К73–1б емкостью 0.15 мкФ [5].

Полностью аналогично для регулятора скорости:

Принимая величину сопротивления

, и k_br =1 [2], находим остальные величины:

Сопротивление

по неинвертирующему входу усилителя выбирается из условия равенства нулю напряжения смещения на выходе от входных токов усилителя [2]:

По расчетным значениям выбираем типовые резисторы и конденсаторы [4]. Выбираем резистор С5–42В соответственно ряду Е96 на 4.99 кОм, 16,9 кОм, 78,7 кОм и 370 Ом. Выбираем конденсатор типа К73–1б емкостью 3,9 мкФ [5].

8. Описание датчика проводимости вентилей БТУ-3601

Поскольку в мостовой схеме выпрямления для протекания тока в проводящем состоянии должны находиться минимум два тиристора из разных групп (один из анодный и другой из катодный), достаточно контролировать проводящее состояние тиристоров какой либо группы. В преобразователе осуществляется контроль состояния тиристоров катодной группы комплекта «Н» (соответственно – анодной группы комплекта «В»). Принципиальная схема ДПВ приведена на рис. 12.

Рис. 12

В непроводящем состоянии на переходах анод – катод тиристоров существует переменное напряжение, равное фазному напряжению вторичной обмотки силового трансформатора. Параллельно тиристорам подключены RC-цепочки, выполняющие функцию защиты тиристоров от перенапряжений. Величина сопротивления RC-цепочки при указанных на схеме номиналах R и С составляет около 13 кОм на частоте сети, т.е. оказывается вполне достаточной, чтобы обеспечить входной ток оптрону. Напряжение каждой RC-цепочки через согласующие резисторы подается на диодные мосты V4, V5, V6, нагруженные на светодиоды оптронов V7, V8, V9. непроводящее состояние тиристоров соответствует засвеченному состоянию фотодиодов в оптронах, имеющих в этом случае малую величину сопротивления, достаточную для того, чтобы транзисторы V10, V11 находились в закрытом состоянии, т.е. ДПВ вырабатывает логический сигнал единичного уровня U_б.а.=1.

Если какой-либо из тиристоров находится в проводящем состоянии, падение напряжения на соответствующей RC-цепочке равно нулю, поэтому через светодиод одного из оптронов не будет проходить ток. Фотодиод этого оптрона будет иметь большую величину сопротивления, приводящую к открытию транзисторов V10 и V11. Таким образом, во время проводящего состояния какого-либо из тиристоров ДПВ формирует логический сигнал нулевого уровня U_б.в.=0.