Главная страница
Навигация по странице:

  • 2.1 Расчет параметров асинхронного двигателя

  • 2.2 Расчет параметров преобразователя частоты

  • III. ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА СО СКАЛЯРНОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ

  • V. НАСТРОЙКИ КОНТУРОВ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С ВЕКТОРНОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ

  • 5.1 Настройка параметров регулятора тока статора

  • 5.2 Настройка контура потокосцепления ротора

  • 5.3 Расчет сигнала задания потокосцепления ротора

  • VI. ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ВЕКТОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ 6.1 Динамические характеристики (реактивный момент)

  • 6.2 Механические характеристики

  • Список литературы

    		•

    фу. Задание 3 (1). Задание Частотнорегулируемого электропривода переменного тока на базе двухзвенного преобразователя частоты


    Скачать 1.18 Mb.
    НазваниеЗадание Частотнорегулируемого электропривода переменного тока на базе двухзвенного преобразователя частоты
    Дата03.04.2023
    Размер1.18 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаЗадание 3 (1).docx
    ТипДокументы
    #1033334

    ОТЧЁТ

    по лабораторной работе №3

    «Частотно-регулируемый электропривод переменного тока на базе двухзвенного

    преобразователя частоты»

    дисциплина «Моделирование электропривода»
    Задание 3. Частотно-регулируемого электропривода переменного тока на базе двухзвенного преобразователя частоты
    Исследовать в программе MatLab+Simulink частотно-регулируемый электропривод переменного тока на базе двухзвенного преобразователя частоты (ДПЧ) с векторной системой управления.

    1. Асинхронный короткозамкнутый электродвигатель серии 4А выбирается в соответствии с таблицей вариантов (табл. 1).

    2. Двухзвенный преобразователь частоты:

    - тип выпрямителя на входе – неуправляемый трехфазный мостовой с емкостным фильтром на выходе и трехфазным реактором на входе;

    - тип инвертора на выходе – трехфазный автономный инвертор напряжения с пространственно-векторной широтно-импульсной модуляцией (ШИМ);

    - устройство торможения двигателя – сливной резистор в звене постоянного тока;

    - источник питания – трехфазная сеть с частотой 50 Гц и фазным напряжением 220–240 В.

    3. Системы регулирования скорости двигателя:

    - векторная с прямой ориентацией по вектору потокосцепления ротора. Система имеет два внешних контура регулирования – потокосцепления ротора ψ2Xи угловой скорости w двигателя, а также два подчиненным им внутренних контура регулирования составляющих тока статора I1Xи I1Yв осях xyортогональной системы координат, вращающейся с синхронной скоростью w0.ЭЛ поля двигателя. Для формирования постоянного ускорения при разгоне и торможении электропривода на входе используется задатчик интенсивности интегрального типа.
    Таблица 1

    Тип

    РН, кВт
    nH, об/мин
    ηн, %
    сosφн
    Ммах/Мн
    МП/Мн
    IП/Iн
    Jдв, кг·м2

    4А132М4У3
    11
    1460
    87,5
    0,87
    3
    2,2
    7,5
    4·10-2


    1. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА


    Рисунок 1.1 – Функциональная схема со скалярной системой управления
    II. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
    Таблица 2.1 – Технические данные короткозамкнутых асинхронных двигателей основного исполнения серии 4А при ПВ = 40 %, UФ.Н = 220 В, синхронная частота вращения 1500 об/мин

    Тип

    РН, кВт
    nH, об/мин
    ηн, %
    сosφн
    Ммах/Мн
    МП/Мн
    IП/Iн
    Jдв, кг·м2

    4А132М4У3
    11
    1460
    87,5
    0,87
    3
    2,2
    7,5
    4·10-2


    Продолжение таблицы 2.1

    Хμ
    R1`
    X1`
    R2``
    X2``

    3.2
    0.043
    0.085
    0.032
    0.13


    2.1 Расчет параметров асинхронного двигателя

    Номинальный ток статора:





    Сопротивление статорных обмоток:





    Индуктивность рассеяния обмотки статора:





    Приведенное к обмотке статора активное сопротивление обмотки ротора:





    Приведенное к обмотке статора индуктивность рассеяния обмотки ротора:





    Индуктивность цепи намагничивания:





    Механические потери в двигателе:





    Коэффициент вязкого трения:













    Суммарный момент инерции двигателя и исполнительного мех-ма:





    Механическая постоянная времени двигателя учетом мех-ма:





    Полные индуктивности обмоток статора и ротора:









    Номинальный момент на валу:





    Электромагнитный момент:




    2.2 Расчет параметров преобразователя частоты

    Активная мощность, потребляемая преобразователем:





    Полная номинальная мощность ПЧ:









    Индуктивность трехфазного реактора:





    Активное сопротивление трехфазного реактора на входе ПЧ:





    Емкость фильтра на выходе выпрямителя при Ud=550…550 B:





    Максимальная мощность торможения в звене постоянного тока ПЧ:













    Максимально допустимое значение тормозного сопротивления в звене постоянного тока ПЧ:





    Ud.зад=750 В – заданное напряжение в звене постоянного тока в режиме торможения.

    Сопротивление тормозного резистора примем:





    Частота ШИМ:





















    Ширина петли гистерезиса регулятора напряжения РН:





    III. ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА СО СКАЛЯРНОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ


    Рисунок 1 – Графики фазных токов при пуске двигателя



    Рисунок 2 – Графики напряжения на выходе преобразователя в установившемся режиме

    IV. ВРЕМЕННЫЕ ДИАГРАММЫ НАПРЯЖЕНИЙ И ТОКОВ ДВУХЗВЕННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ


    Рисунок 3 – График скорости при пуске двигателя и набросе нагрузки


    Рисунок 4 – График момента при пуске двигателя и набросе нагрузки

    V. НАСТРОЙКИ КОНТУРОВ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С ВЕКТОРНОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ


    Рисунок 5 - Структурная схема асинхронного привода при векторном управлении со стабилизацией потокосцепления ротора
    5.1 Настройка параметров регулятора тока статора


    Рисунок 6 - Структурная схема контура тока
    Коэффициент передачи ПЧ:




    Коэффициент цепи обратной связи ДТ:





    Эквивалентное активное сопротивление цепи статора:





    Коэффициент электромагнитной связи ротора:





    Эквивалентная индуктивность цепи статора:





    Коэффициент рассеяния магнитного поля АД:





    Электромагнитная постоянная времени статорной цепи:





    Постоянная времени чистого запаздывания ПЧ:





    Постоянная времени РТ:



    Постоянная времени КРТ по правилу технического оптимума:





    Постоянная времени И-канала РТх с учетом:





    Коэффициент П-канала РТх:





    Коэффициент И-канала РТх:





    Из Matlab выбираем оптимальные значения коэффициентов РТх:

    КП.РТХ=0,5

    КИРТХ = 60

    Оптимальное значение постоянной времени КРТ:







    Рисунок 7 - Переходная характеристика контура тока
    5.2 Настройка контура потокосцепления ротора


    Рисунок 8 - Структурная схема контура потокосцепления
    Коэффициент датчика потока:



    Электромагнитная постоянная времени:





    Выбираем постоянную времени РП:



    Введем расчетную постоянную времени КРП:





    Постоянная времени И-канала РП:





    Коэффициент П-канала РП:





    Коэффициент И-канала РП:






    Рисунок 9 - Переходные характеристики контура потокосцепления

    5.3 Расчет сигнала задания потокосцепления ротора:

    Амплитудное значение тока статора в номинальном режиме





















    Номинальное значение потокосцепления:





    Сигнал задания потокосцепления ротора по оси Х:





    Время достижения потока номинального значения:





    Коэффициент перегрузки по току статора по оси Х:





    Из Matlab выбираем оптимальные значения коэффициентов РП:

    КП.РП = 400; КИ.РП = 3000; tПП = 0,06 с.
    5.4 Настройка параметров регулятора скорости



    Рисунок 10 - Структурная схема упрощённого контура скорости



    Рисунок 11 - Структурная схема реального контура скорости

    Коэффициент цепи обратной связи ДС:





    Постоянная времени КРС:





    Коэффициент усиления П-канала РС:





    Из Matlab выбираем оптимальное значение П-канала РС:

    КП.РС = 7; ТКРТ = 1,5…2 мс.

    Оптимальное значение постоянной времени КРС





    Частота среза КРС:





    Расчет уставки максимального момента в БО регулятора скорости:






    Номинальный сигнал задания:







    Рисунок 12 - Графики сигнала скорости электропривода по модели векторного привода со стабилизацией потокосцепления ротора

    VI. ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ВЕКТОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

    6.1 Динамические характеристики (реактивный момент)


    Рисунок 13 - Графики развиваемого двигателем момента, полученные по модели векторного привода со стабилизацией потокосцепления ротора

    6.2 Механические характеристики



    Рисунок 14 - Механические характеристики

    Список литературы
    1. Системы управления электроприводов: учебник для вузов / В.М. Терехов, О.И. Осипов; под. ред. В.М. Терехова. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 304 с.

    2. Анучин, А.С. Системы управления электроприводов: учебник для вузов. – М.: Издательский дом МЭИ, 2015. – 373 с.

    3. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Соболенская . – М.: Энергоиздат, 1982. – 504 с.

    4. Герман-Галкин, С.Г. Matlab & Simulink / Проектирование механотронных систем на ПК / С.Г. Герман-Галкин. – СПб.: КОРОНА Век, 2008. – 368 с.

    5. Черных, И.В. SIMULINK: среда создания инженерных приложений / И.В. Черных. – М.: ДИАЛОГ–МИФИ, 2003. – 496 с.

    написать администратору сайта