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
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу

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