Вход

Система управления ДПТ путем регулирования тока возбуждения

Курсовая работа по транспорту
Дата добавления: 28 октября 2009
Язык курсовой: Русский
Word, rtf, 5.1 Мб
Курсовую можно скачать бесплатно
Скачать

Содержание


Введение

  1. Определение структуры и параметров объекта управления

  2. Разработка алгоритма управления и расчет параметров устройств управления

  3. Моделирование процессов управления, определение и оценка показателей качества

  4. Разработка принципиальной электрической схемы

Список литературы


Введение


На современном этапе развития техники существенную роль в производстве играет автоматизированный электропривод. Именно с его помощью возможно повышение качества и эффективности труда, экономия затрат на единицу продукции, увеличение количества производимой продукции в единицу времени. Электропривод состоит из двух основных частей: силовой – электрический, электромеханический и механический преобразователи, и информационной – система управления электропривода. Выбор надлежащих элементов силовой части позволит сэкономить потребление электроэнергии. Правильный выбор настройки информационной части поможет сэкономить не только электроэнергию, но и повысить надежность и качество технического процесса, увеличить быстродействие. В данной курсовой работе рассматривается система управления ДПТ путем регулирования тока возбуждения.



1. Определение структуры и параметров объекта управления


В состав объекта управления входит двигатель постоянного тока серии Д-12, ШИП в цепи возбуждения с частотой коммутации 5кГц, тиристорный стабилизатор тока якоря, рабочий орган упруго связанный с двигателем.

Технические данные двигателя Д12:

Номинальная мощность 2.5кВт

Напряжение питания якоря 220В

Напряжение питания ОВ 220В

Номинальный ток якоря 14.6А

Номинальная частота вращения 1140 об/мин

Максимальная частота вращения 3600 об/мин

Момент инерции якоря 0.05 кг*м2

Расчитаем недостающие параметры двигателя, необходимые в дальнейших расчётах. Номинальная скорость привода:



Максимальная скорость привода:



Номинальный момент:



Машинная постоянная:



Скорость идеального холостого хода:



Сопротивление обмотки якоря:



Индуктивность обмотки якоря:



Жесткость механической характеристики:



Электромагнитная постоянная времени:



Механическая постоянная времени:



Принимаем ток возбуждения равным:

Для двигателя данной мощности постоянная времени обмотки возбуждения:

Сопротивление обмотки возбуждения:



Индуктивность обмотки возбуждения:



Рассчитаем параметры упругой двухмассовой системы.

Согласно заданию на курсовой проект

Частота упругих колебаний

Коэффициент соотношения масс


,


тогда


,


тогда жесткость двухмассовой системы



Постоянная времени двухмассовой системы



По заданию электропривод имеет нагрузку в видя вязкого трения первого рода с



ТП в цепи якоря. Проверим цепь якоря на необходимость применения сглаживающего реактора.

Условие сглаживания тока:


,


Условие не выполняется, необходимо ввести сглаживающий реактор



ШИП в цепи возбуждения

Учитывая большую индуктивность обмотки возбуждения и частоту коммутации ключей, пульсаций тока возбуждения не будет.


2. Разработка алгоритма управления и расчет параметров устройств управления


Составим структурную схему модели электропривода

Настройка.

1. Контур тока якоря.

Задание на номинальный ток якоря 10В, тогда


,


коэффициент передачи тиристорного стабилизатора:


.


Принимаем постоянную времени тиристорного стабилизатора напряжения .






Рис. 1 Структурная схема СЭП.


2. Контур тока возбуждения

Задание на номинальный ток 10В, тогда .

Учитывая возможность форсирования привода по обмотке возбуждения в 2 раза, то .

Принимаем .



3. Контур скорости

Задание на скорость 10В, тогда


.


Для разгона ЭП до нужно подать задание на скорость


.


3. Моделирование процессов управления, определение и оценка показателей качества


Расчетный режим работы



Максимальное ускорение, развиваемое электроприводом



Максимальная скорость в режиме слежения



Расчетная частота



Синтезируем систему комбинированного управления, добавив в неё дополнительное задание по скорости, которое выглядит следующим образом:


,


принимаем

Установившаяся ошибка должна быть


Рис. 2 Модель ЭП с учетом дискретности преобразователей.


На рис. 4 блок Subsystem – блок, моделирующий стабилизатор напряжения, Subsystem1 – блок, моделирующий определения угла управления из уравнения . Где Uу­ – напряжение управления, приведенное к стандартному ряду -10…10В, Um – максимальное напряжение пилообразного сигнала, приведенный к стандартной шкале -10…10В.

В модели не учитывается дискретность ШИМ преобразователя в цепи возбуждения, так как частота коммутации достаточна для данного допущения.

Моделирование.

  1. Пуск привода на номинальную скорость (7.78В) при линейном изменении задания.


Рис. 3 Графики зависимостей .


Статическая ошибка по скорости составляет 2.2 рад/с, что удовлетворяет требованиям.



Рис. 4 Переходный процесс по току якоря


Рис. 5 Пульсации тока якоря в установившемся режиме


Из рис. 5 видно, что амплитуда пульсаций тока составляют 1.2 А, для двигателя допустимая амплитуда пульсаций 0.2*Iном = 0.2*14.6 = 2.92 А

Отработка приводом синусоидального задания с


Рис. 6 Графики зависимостей .


Проведем эксперимент отработки приводом задания



Рис. 7 Графики зависимостей .


Полоса пропускания привода , при


4. Разработка принципиальной электрической схемы и выбор её элементов


  1. Контур тока якоря.

Принимаем


,


Необходимо ограничение выходного сигнала на уровне 10В, следовательно выбираем стабилитрон с напряжением стабилизации 10В.

В качестве датчика тока выбираем ДТХ – 10.

Технические данные ДТХ – 10:

Допустимая перегрузка по измеряемому току (разы) 1.5

Диапазон рабочих температур -20…+80 0С

Основная и приведенная погрешность 1%

Нелинейность выходной характеристики 0.1%

Номинальный ток 10 А

Коэффициент передачи 1:2000

Полоса пропускания 1…50000Гц

Источник питания 15В 10%


Рис. 9 Регулятор тока якоря. Схема принципиальная


Учитывая номинальный входной ток и коэффициент передачи, то номинальный выходной сигнал составляет 10/2000 = 0.005 А. Входной ток , тогда выходной ток



Принимаем


,


Выбираем:

R9, R12 , R13 , R17 , R19C2-29В-0.125-10 кОм±0.05%

R6C2-29В-0.125-7.3 Ом±0.05%

R21C2-29В-0.125-192 Ом±0.05%

С17– К73-17-63В-12.3 мкФ±0.5%

VD2 – КС210Б

DA1.4, DA1.6, DA1.8 – К140УД17А

DA2 – AD1403

  1. Контур скорости

Выберем тахогенератор ТГП-60.

Технические данные ТГП-60:

Номинальная частота вращения 1500 об/мин

Крутизна выходного напряжения 60 мВ/(об/мин)

Нелинейность выходного напряжения 0.1 %

Асимметрия выходного напряжения 0.2 %

Коэффициент пульсации 2.5%

Сопротивление нагрузки 6 кОм

Температурный коэффициент

выходного напряжения 0.01%/0С

Момент инерции ротора 10-5 кг/м2

Статический момент трения 10-2 Нм

Максимальная частота вращения привода 1140 об/мин, тогда напряжение на выходе тахогенератора .


Принимаем


,


В связи с коммутационными процессами, имеющими место в коллекторном узле тахогенератора, необходим фильтр.

Принимаем постоянную времени фильтра с.



Выходной сигнал ограничивается на уровне 10В стабилитроном с напряжением стабилизации 10В.

Выбираем:

R1C2-29В-0.125-87.4 кОм±0.05%

R2, R5, R7 C2-29В-0.125-10 кОм±0.05%

R3, R4C2-29В-0.125-145 Ом±0.05%

С1 – К73-17-63В-46 пФ±0.5%

VD1 – КС210Б

DA1.1, DA1.2 – К140УД17А

Блок компенсации по первой производной скорости:


Принимаем


,


Выбираем:

R8C2-29В-0.125-1 МОм±0.05%

С4 – К73-17-63В-1.5 мкФ±0.5%

DA1.3 – К140УД17А

  1. Контур тока возбуждения


Рис. 13 Регулятор тока возбуждения. Схема принципиальная


Принимаем


,


Необходимо ограничение выходного сигнала на уровне 10В, следовательно выбираем стабилитрон с напряжением стабилизации 10В.


Рис. 14 Схема формирования сигнала (- UОТВ)


В качестве датчика тока выбираем ДТХ – 10.

Принимаем


,


Выбираем:

R10C2-29В-0.125-73 Ом±0.05%

R11C2-29В-0.125-1 МОм±0.05%

R20, R23 , R24 C2-29В-0.125-1 кОм±0.05%

R22C2-29В-0.125-12.5 кОм±0.05%

С18– К73-17-63В-16 мкФ±0.5%

С23– К73-17-63В-4 мкФ±0.5%

VD3 – КС210Б

DA1.5, DA1.9, DA1.10 – К140УД17А

Для подавления помех между выводами питания микросхем и общим проводом подключаются конденсаторы – К10-17-25В-0.1мкФ±0.5%.


Список используемой литературы


  1. Справочник по электрическим машинам: В 2т./Под общ. Ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. Т. 1. – М.: Энергоатомиздат, 1988, - 456с.

  2. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. «Управление электроприводами»: Учебное пособие для вузов. – Л.:Энергоатомиздат. Ленингр. Отделение,1982, - 392с.

  3. Ключев В.И. «Теория электропривода»: Учеб. Для вузов. – 2-е изд. Перераб. И доп. – М.: Энергоатомиздат, 2001, - 704 с.

  4. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.1: Учебное пособие. – СПб.: корона принт, 2001, - 320 с.

  5. Справочник разработчика и конструктора РЭА. Элементная база: В 2 кн./Масленников М.Ю., Соболев Е.А. и др. – М.: Б. И., 1996, - 157 – 300 с.

  6. Операционные усилители и компараторы. – М.: Издательский дом «ДОДЭКА ХХI», 2002, - 560 С.

  7. Александров К.К., Кузьмина Е.Г. Электрические чертежи и схемы. – М.:энергоатомиздат, 1990, - 288 с.


© Рефератбанк, 2002 - 2017