Характеристика основных узлов принципиальной схемы.
Силовая схема тиристорного преобразователя в своём составе имеет; автоматические выключатели, в цепи переменного тока QF1 а также – в цепи постоянного тока QF2; согласующий трансформатор TV2; сглаживающий дроссель LM и уравнительные реакторы. Тиристорный выпрямитель собран по трёхфазной мостовой схеме выпрямления с совмесным способом управления группами вентилей, т.е. для осуществления реверса двигателя ТП содержит две вентильные группы – группа “вперёд” VS1 – VS6, группа “назад” VS7 – VS12.
Чтобы осуществить регулирование напряжения, в якорной цепи, необходимо на управляющие электроды тиристоров, через импульсные трансформаторы, подать отпирающие импульсы, сдвинутые на некоторый угол
относительно анодного напряжения тиристоров. Сдвиг и формирование импульсов осуществляет система импульсно-фазового управления
(СИФУ), на которую поступает с регулятора тока напряжение управления
, которую можно разбить на несколько функциональных модулей;
СУ, ГПН, НО, ФИ.СУ – синхронизирующее устройство, выполненное на трансформаторе TV1, которое понижает фазное напряжение и сдвигает фазу на
.
ГПН –
генератор пилообразного напряжения, предназначенный для формирования пилообразного напряжения в положительные полупериоды анодного напряжения тиристоров.
НО – нуль орган, представлен в виде компаратора DA1, который сравнивает значение пилообразного напряжения с величиной напряжения управления
поступающего с регулятора тока. В результате сравнения определяет угол
регулирования
, откуда будет сформирован импульс управления.
ФИ – формирователь импульсов, который формирует импульсы по форме,
току и амплитуде напряжения.
Система автоматического регулирования (САР) по якорю, представляет собой двухконтурную систему подчинённого регулирования, с выходным параметром по скорости и внутренним контуром – контуром тока.
Регулятор скорости, который компенсирует электромеханическую постоянную времени механизма,
представляет собой пропорционально-интегральный (ПИД регулятор и выполнен на трех операционных усилителях с раздельной регулировкой коэффициента пропорционального усиления и времени интегрирования.Первый каскад на операционном усилителе (ОУ) DA45 осуществляет пропорциональное усиление, второй каскад на ОУ DA46 — регулирование времени интегрирования, и третий каскад на ОУ DA47 — суммирование ошибки и ее интеграла.
Предусмотрены «ключи» на встречно включенных полевых транзисторах VT85, VT86, блокирующих регулятор при срабатывании защиты. Он же создает пулевые начальные условия интегрирования при первоначальном включении привода, что исключает возможные при ненулевых условиях броски тока. В цепи обратной связи по частоте вращения предусмотрено корректирующее звено (C208, R361), позволяющее подстраивать ускорение иуменьшать величину перерегулирования. Параметры RC-цепочки подбираются на заводе-изготовителе для конкретного двигателя, и изменять их не рекомендуется. Предусмотрено два входа для задающего сигнала Uзад — прямой и дифференциальный. Назначение регулировочных потенциометров следующее:RP17 — симметрирование задающего напряжения яри использовании дифференциального входа;RP18— регулирование пропорционального усиления в зоне высоких частот вращения; RP19 — то же в зоне низких частот; RP20 — регулирование постоянной времени ин
тегрирования в зоне высоких частот вращения; RP21 — то же в зоне низких частот;
RP22 —
нулирование регулятора скорости;RP23 — масштабирование частоты вращения двигателя.Ключи на полевых транзисторах VT81, VT82 и VT87, VT88 предназначены для осуществления адаптивного регулирования коэффициента усиления и постоянной времени интегрирования PC.Регулятор тока РТ – который компенсирует электромагнитную постоянную времени якорной цепи,
также представляет собой ПИ-регулятор и выполнен на ОУ DA48.Входным сигналом РТ является выходное напряжение регулятора скорости, определяющее величину тока якоря. В качестве датчика тока применен шунт RS, сигнал которого через дифференциальный усилитель DA41 подается в цепь обратной связи по току. На входе усилителя DA41 предусмотрен ограничитель, выполненный на выпрямительном мостике VD201...VD204 и двух стабилитронах VD205, VD206, общая точка которых соединена с нулем.Потенциометром RP15 осуществляется симметрирование дифференциального усилителя, а потенциометром RP16 его нулирование (балансировка).Предусмотрена блокировка регулятора тока ключом на полевых транзисторах VT89, VT90.Операционный усилитель DA49 формирует сигнал управления логикой раздельного управления комплектами вентилей силового преобразователя.На ОУ DA42 и DA43 выполнена классическая схема выделения сигнала модуля тока якоря, управляющего защитой от перегрузки по току, т.е. независимо какой полярности будет напряжение на входе, на выходе DA49 напряжение будет всегда положительное. 
Адаптивный регулятор АР предназначен для изменения коэффициента усиления и постоянной времени интегрирования регулятора скорости в функции частоты вращения.Как уже было сказано, настройка оптимального переходного процесса по частоте вращения на высоких скоростях осуществляется потенциометрами RP18 (Кус) и RP20 (Ти). Однако при снижении частоты вращения (при переходе в зону прерывистых токов) коэффициент передачи тиристорного преобразователя падает и на кривой скорости вновь появляется перерегулирование. Для его устранения необходимо увеличить коэффициент пропорционального усиления и уменьшить время интегрирования. Для этой цели и предназначен адаптивный регулятор.Принцип действия АР основан на широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Параллельно потенциометрам RP18 — пропорционального и RP20 — интегрального усилителей PC через ключи на полевых транзисторах включены потенциометры RP19 и RP21 соответственно.Блок-схема узла адаптации включает в себя:
генератор треугольного напряжения, выполненный на ОУ DA59 и DA60;
дифференциальный усилитель суммирования входных сигналов на ОУ DA56;
-
схему выделения модуля DA57;
-
компаратор DA58;-
преобразователь уровня напряжения на транзисторе VT94;- ключи на полевых транзисторах VT81, VT82 (КРС) и VT87, VT88 (Ти). На вход компаратора подается три напряжения:
Напряжение треугольной формы от автономного генератора.
Отрицательное напряжение смещения, регулируемое потенциометром RP26.
Модуль суммы напряжений задания Uзад и тахогенератора Uтг.
На малой частоте вращения под действием отрицательного напряжения смещения Uсм, уровень которого превышает амплитуду пилообразного напряжения, компаратор DА58 находится в состоянии положительного насыщения. Транзистор VT94 открыт, на входах ключей напряжение +12 В, ключи замкнуты, подключены параллельные потенциометры RP19 и RP21, усиление большое.На большой частоте вращения положительное напряжение с выхода ОУ DА57 больше напряжения смещения, их разница превышает амплитуду «пилы». Компаратор DА58 находится в состоянии отрицательного насыщения, транзистор VT94 закрыт, на входах ключей напряжение —24 В, и они разомкнуты. Параллельные цепи отключены, усиление малое.
На средних частотах вращения разница напряжений ОУ DА57 и Uсм соизмерима с величиной амплитуды пилообразного напряжения, в результате переключение компаратора происходит по закону широтно-импульсной модуляции, обеспечивая плавное изменение коэффициента пропорционального усиления и постоянной времени интегрирования.Ширина зоны адаптации регулируется потенциометром RP25.Следует отметить, что адаптивный регулятор работает только при соизмеримости напряжений Uзад и Uтг. При пуске и торможении с большой частоты вращения разница между Uзад и Uтг велика, и под действием большого напряжения на выходе DA57 компаратор DА58 насыщен в отрицательном направлении, ключи разомкнуты.Блок нелинейного токоограничения БНТО предназначен для ограничения максимально допустимого тока якоря в функции частоты вращения и в соответствии с коммутационной кривой двигателя.Операционный усилитель DА51 предназначен для выделения модуля напряжения тахогенератора. Его характеристика описывается следующими уравнениями:а) Uтг>0; диод VD211 заперт, VD212 открыт;б) Uтг<0; диод VD211 открыт, VD212 закрыт;Операционный усилитель DА52 функциональный преобразователь (ФП), он формирует зависимость Uфп=f(n) – близкую ккоммутационной кривой высоко моментного двигателя.Операционные усилители DА54 и DА53 являются компараторами, сравнивающими напряжение функционального преобразователя DА52 и напряжение регулятора скорости DA47.Если Uрс<Uфп, то выходы компараторов имеют полярность, запирающую диоды VD219 и VD218, блок токоограничения не работает. Действительно, в этом случае задание на ток (Uрс) меньше допустимой величины (Uфп) и ограничивать его не требуется.Если Uрс>Uфп то в зависимости от направления вращения открывается один из диодов — VD219 или VD218, вход регулятора скорости шунтируется, ограничивая
задание на ток на уровне величины, определяемой Uфп, т. е. в соответствии с коммутационной кривой двигателя.Схема на транзисторах VT92 и VT93 предназначена для блокировки входа интегрирующего усилителя PC при работе токоограничения, при этом включается ключ
на полевых транзисторах VT83 и VT84.
Заключение
Произведён расчёт и настройка регуляторов на оптимальный режим работы, который учитывает ограничение бросков тока двигателя при пуске электропривода и также быстродействие системы.
В ходе решения курсовой работы, широкое применение нашла вычислительная техника, которая позволила провести расчёт динамических процессов, показав при этом качественный результат произведённых расчётов. Т.е. из диаграмм переходных процессов видно, что автоматическая система удовлетворяет требованиям, предъявляемым техническому заданию ;
а) Время переходного процесса при пуске и торможении не должно превышать 0.5 с, в данном проекте на холостом ходу
с (смотреть рис. 5.2), при пуске с номинальной нагрузкой на валу двигателя
с (смотреть рис. 5.4), ошибка регулирования составила (смотреть рис. 5.1 и 5.2):
,
что удовлетворяет предъявляемым требованиям.
б) Величина перерегулирования при управляющем воздействии, по заданию допускается 8% от установившегося значения частоты вращения, в данном проекте перерегулирование составляет:
,
что также удовлетворяет техническому заданию.
Таким образом,
можно сделать вывод, что данная автоматическая система обеспечивает устойчивость, а также качество и быстроту протекания переходных процессов, при регулировании скорости и тока в заданных пределах.
Список используемой литературы
Башарин, А.В. Голубев, Ф.Н. Кеперман, В.Г. Примеры расчётов автоматизированного электропривода. “Энергия”, 1971. – 440 с.
Перельмутер, В.М. Комплектные тиристорные электроприводы. Справочник. – М: “Энергоиздат”, 1988. – 319 с.
Чебовский, О.Г. Силовые полупроводниковые приборы. 2 – е изд. переработанное и доп. – М: “Энергоиздат”. 1985. – 401 с.
Вешеневский, С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. Шестое издание, исправленное. – М: “Энергия”. 1977. – 431 с.
Васильченко, С.А. Соловьёв, В.А. Система управления электроприводами. Часть 2. Учебное пособие. КнАГТУ Комсомольск на Амуре 2004. – 122 с.
Дерюжкова, Н.Е. Горячев, В.Ф. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов. Часть 1. Учебное пособие. КнАГТУ Комсомольск на Амуре 2004. – 94 с.
Васильченко, С.А. Дерюжкова, Н.Е. Соловьёв, В.А. Преобразовательная техника. Учебное пособие. Комсомольск на Амуре 2002 г.
Скачать 4.96 Mb.
