Синтез регуляторов в линеаризованных системах управления частотой вращения электропривода Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Analysis of the asynchronous machine with a squirrelcage,are investigated its transitional processes andstart-upproperties.The objective is realized in an evident and effective means of visual programming models - a MATLAB program Simulink package.

Key words: three-phase asynchronous machine, mathematical model, transitional processes, method of space vector, rotating coordinate system.

Ngo Xuan Cuong, postgraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,

Do Nhu Y, postgraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,

Duong Hoa An, postgraduate, [email protected], Vietnam, Thainguyen, Thai Nguyen Industrial University

УДК 621.313

СИНТЕЗ РЕГУЛЯТОРОВ В ЛИНЕАРИЗОВАННЫХ СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ ЧАСТОТОЙ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

До Ньы И

Анализ специфики разработки и технологии построения проектирования электропривода двухконтурной схемой с контурами регулирования скорости и тока. Предложен метод синтез регуляторов в линеаризованных системах управления частотой вращения электропривода и эффективном средстве визуального программирования моделей - пакете БтпМпк программы МЛТЬЛБ.

Ключевые слова: асинхронный электродвигатель, переходные процессы, метод синтез регуляторов.

При проектировании электропривода двухконтурной схемой с контурами регулирования скорости и тока, линеаризованная структурная схема двухконтурного автоматизированного электропривода регулирования частоты вращения представлена на рис. 1.

Рис. 1. Линеаризованная структурная схема двухконтурного автоматизированного электропривода регулирования частоты

вращения

228

На рисунке передаточные функции звеньев двигателя: Ж](р), Ж2(р), Ж3(р); преобразователя ЖП(р) и передаточные функци и фильтров ЖОС(р), ^ОТ(р), положительная обратная связь с передаточной функцией Ж4(р) служит для компенсация внутренней обратной связи по ЭДС двигателя, передаточные функции регуляторов ЖРС(р), ЖРТ(р) и их параметры будут определен в процессе синтеза методом подчиненного регулирования.

Тиристорный преобразователь является звеном, передаточная функция которого:

(р ) к’

Тп р + 1

где кп - коэффициент усиления управляемого вентильного преобразователя, который определяется выбранной точкой линеаризации; Тп=0,009 с -постоянная времени системы управления преобразователем.

Коэффициент обратной связи по току:

к _ из. тах к '-р ““

I

доп

где из тах = 10В - напряжение насыщения выхода регулятора скорости.

Расчетное значение коэффициента обратной связи по скорости определяется выражением:

к

и

з.тах

а

н

где из тах = 10В - максимальное значение напряжения задания.

Синтез контура регулирования тока (КРТ) якоря двигателя: структурная схема контура тока представлена на рис. 2, на которой: кТ - коэффициент обратной связи по току; ЖРТ(р) - передаточная функция регулятора тока, которая подлежит определению.

. ш

ФРГІ р)

и?г(р)

--------г-

ш(р) ... .

ТРР+ 1

1 ! К-

7>ТТ

т —►

к

Рис. 2. Структурная схема контура тока

теля

При синтезе прими следующие допущения:

Пренебрежем влиянием ЭДС вращения в контуре тока якоря.

Не учитывается влияние внутренней обратной связи по ЭДС двига-

Настройку регулятора тока будем осуществлять на технический оптимум, следовательно, разомкнутый контур тока должен имеет передаточ-

ную функцию:

^раз.то (р )

разто'^ 2Т^т. р(Грт р +1)'

Следовательно, передаточная функция регулятора тока по схеме рис 4 определится из условия:

Wрт (р) =-----------п—^-------= Жто (р)

рт^' 2(7^. р + 1)(Тя р +1) тоУУ’

и при Тцт = Т получим передаточную функцию регулятора тока:

Ґ \ —э (Тя Р + 1) 7 1

Wрт ( Р )= Э Я , = —рт +

2Тп.- т .-п. р Тит р

—ЯэТЯ

где -рт =-------------коэффициент передачи пропорциональном части ре-

2Тп .-т .-п

Тя

гулятора тока, Тит = —— постоянная времени интегральной части регу-

-рт

лятора тока.

Синтез контура регулирования скорости (КРС) электропривода: контур скорости будем настраивать на симметричный оптимум для обеспечения астатизма САУ.

Контур скорости является внешним по отношению к контуру тока. Структурная схема контура скорости электропривода при тех же допущениях показана на рис. 3.

сти:

Рис. 3. Структурная схема контура скорости электропривода

Примем некомпенсируемую постоянную времени в контуре скоро-

Т = 2Т

1 цс цт

При настройке на симметричный оптимум, разомкнутый контур скорости должен имеет передаточную функцию:

Wж раз (р ) =-------^-----.4Тцс р +1

жраз^; 2Тцс р(Тцс р +1) 4Тцс р

Следовательно, передаточная функция регулятора скорости определится из условия:

\{р ) = ^рс (Р):

Я

я

жр р 'Тм .С.кт р(2Тус р +1)

Следовательно, передаточная функция регулятора скорости при на-

стройке контура скорости на симметричный оптимум:

) = Тм .с.кт (%Ту р +1) = к 1

рс^' 32ТуГкшЯяр

^Рс

+ •

Тис р

где крс - коэффициент передачи пропорциональной части регулятора скорости при настройке контура скорости на симметричный оптимум, Тис -постоянная времени интегральной части регулятора скорости при настройке контура скорости на симметричный оптимум

к

Рс

Т С к 1 м • ^т

4Тут кфЯ я

ис

32Т2 к Я

Т С к 1 м • Лт

При настройке на симметричный оптимум для уменьшения перерегулирования на вход системы необходимо установить фильтр с передаточной функцией:

№*(р )= 4т 1 +1

уср + 1

Частота пропускания системы подчиненного регулирования скорости электропривода при настройке его на симметричный оптимум и нали-

1 2

Моделирование переходных процессов скорости и тока электропривода на ЭВМ с помощью пакета МЛТЬЛВ. Для проверки расчетов регуляторов делаем моделирование системы электропривода в прикладном пакете программ БішиНик - МайаЬ. Структурная схема электропривода представлена на рис. 4.

чии фильтра на входе равна = — Тус

Рис. 4. Структурная схема электропривода

Переходные процессы по скорости и току на рис. 5.

а

Рис. 5. Переходные процессы по скорости и току

Результаты моделирования, приведенные на рис. 3, показали, что при пуске вхолостую, разгоне до минимальной скорости, с последующим разгоном до номинальной скорости, далее торможением до минимальной скорости и остановкой (а), при пуске вхолостую с последующим реверсом и остановкой (б) и при разгоне до номинальной скорости с последующими набросом и сбросом нагрузки (в).

Список литературы

1. Angermann, A.; Beuschel, M.; Wohlfarth, U.: Simulation mit SIMULINK/MATLAB: Skriptum mit Übungsaufgaben. Stand: 29. November 2001, TU München.

2. Сандлер А.С., Сарбатов Р.С. Частотное управление асинхронными двигателями. М: Энергия, 1966. 145с.

3. Рудаков В.В., Столяров И.М., Дартау В. А., Асинхронные электропривода с векторным управлением. Л: Энергоатомиздат, 1987. 131с.

4. Ключев В.И. Теория электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1985.

560с

До Ньы И, асп., [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет.

SYNTHESIS OF CONTROLLERS IN THE LINEARIZED SYSTEM CONTROL SPEED ELECTRIC

Do Nhu Y

Analysis of the specific design and engineering technology to build electric circuits with two-loop control of speed and power. we propose a method for the synthesis of controllers in the linearized systems control the speed of the drive and efficient means of visual programming models - simulink software package matlab.

Key words: induction motor , the transients , the method of synthesis of regulators.

Do Nhu Y, postgraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State University