3.4. Моделирование и анализ переходных процессов в разомкнутой системе тп – д
На основании функциональной схемы разомкнутой системы тиристорного электропривода (рис. 3.1) составим из передаточных функций отдельных элементов [7] ее структурную схему, которая приведена на рис. 3.12.
В
данной структуре, согласно электрической
схеме замещения элемента [7], внутреннее
сопротивление тиристорного преобразователя
R
вынесено в нагрузку. Это позволяет
устранить неоднозначную зависимость
напряжения преобразователя от величины
управляющего сигнала и тока нагрузки.
Также в зависимости от принятых допущений
возможно использование других передаточных
функций преобразователя [7]. Численное
значение Тп
для тиристорных преобразователей с
безынерционной СИФУ принимают в пределах
0,004–0,01 с.
Структурная схема двигателя постоянного тока независимого возбуждения (рис. 3.12) получена при постоянном значении магнитного потока двигателя Ф = const. Электромагнитная постоянная времени якорной цепи системы ТП – Д, с :
Tя
=
,
(3.34)
где
L
,
R
–
расчетные значения индуктивности (2.45)
и сопротивления (2.43) якорной цепи.
Коэффициент передачи якорной цепи
K
=
.
(3.35)
Рис. 3.12. Структурная схема разомкнутой системы ТП – Д
Электромеханическая постоянная электропривода, с:
Т
=
,
(3.36)
где
– расчетное значение момента инерции
привода (
– момент инерции якоря двигателя);
– приведенный к валу двигателя момент
инерции механизма), кг
м
.
Рис. 3.13 Модель разомкнутой системы ТП-Д в Simulink
Рис. 3.14 Модель системы источник напряжения - двигатель в Sim Power Systems
Рис. 3.15. Модель разомкнутой системы ТП-Д в SimPowerSystems
Рис. 3.16. График переходного процесса системы ТП-Д в Simulink
Коэффициент передачи механической части двигателя:
K
=
.
(3.37)
Передаточный
коэффициент двигателя, В
с
:
Kд=
.
(3.38)
По структурной схеме (рис. 3.12) разомкнутой системы ТП – Д в программе Matlab (Simulink, Sim Power Sistem) набирается [21-25] модель электропривода (рис. 3.13-3.15) и по переходным процессам (рис. 3.16) проводится анализ его работоспособности в режимах пуска, реверса, наброса нагрузки и соответствия требованиям, приведенным в задании.
4. Расчет замкнутых систем управления электроприводов с суммирующим усилителем
4.1. Область применения систем управления с суммирующим усилителем
Основой системы управления является усилитель, установленный на входе системы и суммирующий сигналы обратных связей по регулируемым переменным. Введение обратных связей позволяет изменять жесткость механических характеристик (статизм системы) и качество переходных процессов. Недостатком таких систем управления является то, что при наличии одного регулятора (усилителя) невозможно осуществить оптимальное регулирование координат электропривода. Системы управления электроприводами (СУЭП) на основе суммирующего усилителя нашли широкое применение из-за их простоты, удовлетворительных показателей в статических и динамических режимах работы привода. Обычно по такой структуре выполняют системы управления приводом относительно небольшой мощности (единицы, десятки киловатт) при относительно небольших диапазонах регулирования угловой скорости (D = 50–100) и отсутствии жестких требований к качеству переходных процессов.
В зависимости от требований к жесткости механических характеристик в СУЭП с суммирующим усилителем могут применятся различные комбинации отрицательных и положительных обратных связей. Наиболее часто применяются: отрицательная обратная связь (ООС) по скорости, ООС по скорости в комбинации с положительной обратной связью (ПОС) по току якоря, ООС по напряжению преобразователя, ООС по напряжению преобразователя с ПОС по току якоря. Для формирования переходных процессов в приводе при наличии указанных ООС и их комбинаций применяются отсечки по скорости, току якоря, а также упреждающее токоограничение. Предварительно указанные ООС либо их комбинации выбираются на основе данных задания или по согласованию с руководителем. В процессе расчета проверяется возможность выбранной ООС для обеспечения данных задания и технической реализуемости выбранной ООС.