мостовой кран. Регулируемый электропривод

• Название: Регулируемый электропривод
• Анкор: мостовой кран
• Дата: 23.04.2023
• Размер: 2.77 Mb.
• Имя файла: TPU212767 (1).docx
• Тип: Документы; #1082746
• страница: 7 из 15

Разработка и исследование систем электропривода с векторным управлением

1. 
   Разработка имитационной модели регулируемого электропривода с векторным управлением
   

Система векторного частотного управления асинхронным двигателем базируется на представлении физических переменных двигателя пространственными векторами, у которых могут изменяться как модули так и положения в пространстве. Основой для реализации систем управления частотного – регулируемых асинхронных электроприводов с векторным управлением является структурная схема двухфазного асинхронного двигателя во вращающейся системе координат, ориентированной по

результирующему вектору потокосцепления ротора

_ _.

2
Модели регулируемого асинхронного электропривода с частотным векторным управлением реализуются на основе базовой функциональной схемы:

• 
  с моделью трехфазного инвертора напряжения с ШИМ (рисунок 23)
  
• 
  
  
  схема нелинейной непрерывной САУ частотно-регулируемого асинхронного электропривода при векторном управлении с точной моделью двухфазного асинхронного двигателя без датчика потока и скорости (рисунок 24). Общим для модели является 4-х контурная система автоматического управления (САУ) регулируемого асинхронного электропривода (РЭП). Управляющими сигналами на входе РЭП постоянное
  

значение потокосцепления ротора

• 
  и заданное значение скорости
  

2
вращения двигателя

^ .

В частном случае возможно отсутствие контура и регулятора

потокосцепления ротора. В этом случае задается значение тока

I_d, которое

затем удерживается постоянным в процессе работы привода. Развитие

моделей осуществляется путем исключения датчиков потока и скорости вращения двигателя и реализации позиционных и следящих систем электропривода.




Рисунок 23 – Функциональная схема асинхронного электропривода с частотным векторным управлением и моделью трехфазного инвертора напряжения с ШИМ с датчиком скорости без датчика потока.

В моделях асинхронного электропривода с частотным векторным управлением используются следующие модели асинхронного электродвигателя:

• 
  двухфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором во вращающейся системе координат d, q, ориентированной по результирующему вектору потокосцепления ротора, структурная схема которого представлена на рисунке 25 (полная схема) и рисунке 26 (упрощенная схема);
  
• 
  двухфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором в неподвижной системе координат статора  ,  (рисунке 27)
  
• 
  трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором
  

в неподвижной системе координат статора

a,b,c

(рисунке 28);

Рисунок 24 – Структурная схема асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором во вращающейся системе координат d, q, ориентированной по результирующему вектору потокосцепления ротора

^U1d

^U1q


Рисунок 25 – Структурная схема двухфазного асинхронного электродвигателя во вращающейся системе координат d, q, ориентированной по результирующему вектору потокосцепления ротора, с компенсированными внутренними

обратными связям

Рисунок 26 – Структурная схема нелинейной непрерывной САУ частотно-регулируемого асинхронного электропривода при векторном управлении с точной моделью двухфазного асинхронного двигателя



Рисунок 27 – Имитационная модель блока расчета управлений и преобразования координат системы векторного управления регулируемого асинхронного электропривода

Структурные схемы блоков преобразования координат двигателя

Поскольку управления трехфазным асинхронным двигателем формируется в двухфазной системе координат, в моделях электропривода используются блоки прямого и обратного преобразования координат двигателя. Схемы моделей блоков преобразователей координат приведены на рисунок 28 и 29. Для преобразования не указанных на приведенных схемах координат двигателя блоки идентичные.

^U1d

ⁱ1

б

Рисунок 28 − Имитационные модели преобразователей координат:

а – из вращающейся системы координат d, q в неподвижную систему
,  ;

б – из неподвижной системы координат

, 

во вращающуюся систему d, q

u

u
* *

1 1a



ⁱ1a



ⁱ1
)

)

а _б
Рисунок 29 − Имитационные модели преобразователей координат:

а – из неподвижной двухфазной координатной системы,  в неподвижную
трехфазную систему координат a, b, c; б – из неподвижной трехфазной системы координат a, b, c в неподвижную двухфазную координатную

систему , 

Структурные схемы ПИ-регуляторов

Схема набора имитационной модели ПИ-регулятора с неуправляемым значением уровня ограничения интегральной составляющей выходного сигнала в режиме насыщения приведена на рисунке 30.

^Nвх.i
^kрег

^п  N


i

N

N
и

i
рег.доп
^Nрег.i

1

^Tрег ^p

Рисунок 30-Схема набора имитационной модели ПИ-регулятора с отключением интегральной составляющей сигнала при насыщении

Схема набора имитационной модели ПИ-регулятора с управляемым значением уровня ограничения интегральной составляющей выходного сигнала в режиме насыщения приведена на рисунке 31.

^Nвх.i
^kрег
п


N
i


^tTрег

и


N
i1


^{ N}рег.доп

N
и

i


^Nрег.i

^kкор <sup>t

T</sup>рег

Рисунок 31- Схема набора имитационной модели ПИ-регулятора с регулируемым значением интегральной составляющей сигнала в режиме насыщения

Для ограничения выходного сигнала регулятора скорости в зависимости от фактического значения сигнала регулятора потокосцепления используется модель ПИ-регулятора скорости, приведенная на рисунке 32.

Для ограничения выходного сигнала регулятора тока I_qв
зависимости от фактического значения сигнала регулятора тока I_d

используется модель ПИ-регулятора тока, приведенная на рисунке. 33. Для компенсации влияние ЭДС вращения, наводимой в статоре потокосцеплением

ротора, в регуляторе тока I_q

предусмотрена положительная обратная связь по

скорости двигателя с коэффициентом k_пос.

Рисунок 32-Имитационная модель ПИ-регулятора скорости с управляемым значением ограничения выходного сигнала

Рисунок 33- Имитационная модель ПИ-регулятора тока

I_qс положительной обратной связью по скорости двигателя и

управляемым значением ограничения выходного сигнала

^2

^2^d

sin _кс
cos_кс
^2

Рисунок 34-Схема расчета угла поворота вращающейся координатной системы с использованием значений

измеренных токов i_1 , i_1

и скорости  двигателя

Рисунок 35-Схема расчета угла поворота вращающейся координатной системы с использованием значений токов

i_1 ,

i_1 , I_dи напряжений U_1 , U_1