CC BY
45
УДК 62-581.6
Г.И. Бабокин, д-р техн. наук, проф. зам. директора, (848762) 6-13-83, ргоре^ог. [email protected]
(Россия, Новомосковск, РХТУ им. Д.И. Менделеева), Т.В. Насонова, ст. преподаватель, (848762) 6-13-83, ргоре^ог. [email protected]
(Россия, Новомосковск, РХТУ им. Д.И. Менделеева)
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ МНОГОДВИГАТЕЛЬНОГО РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ГОРНЫХ МАШИН
Разработана структура системы управления многодвигательным частотно-регулируемым электроприводом, включающая индивидуальные регуляторы тока и общий регулятор скорости. Представлена методика выбора регуляторов тока.
Ключевые слова: многодвигательный электропривода, регуляторы скорости и
тока.
Механизмы поворота горных машин - мощных экскаваторов, конвертеров - выполняются многодвигательными с регулированием скорости движения исполнительного органа в виде частотно-регулируемого асинхронного электропривода (ЧРЭП) [1,2]. При этом используется от двух до шести асинхронных электродвигателей. Так как у двигателей одного и того же конструктивного исполнения механические характеристики отличаются из-за разброса сопротивлений и индуктивностей статора и ротора, то распределение нагрузки между электродвигателями в статистических и динамических режимах работы может значительно отличаться, при этом отдельные электродвигатели могут работать даже в генераторном режиме. Поэтому задача получить равномерное распределение нагрузки между электродвигателями, работающими на общий исполнительный орган, является актуальной.
В работе рассмотрен двухдвигательный электропривод конвертера с ЧРЭП, представленный на рис. 1. Два электродвигателя М1, М2 питаются от собственных преобразователей частоты UZ1 и UZ2 и приводят в движение исполнительный орган ИО. Рассматривается жесткая механическая система ИО, поэтому угловая скорость двигателей М1, М2 одинакова и равна ю. Предложена система управления (СУ) многодвигательным электроприводом, обеспечивающая выравнивание нагрузки двух и более электродвигателей, питаемых от преобразователей частоты. СУ включает индивидуальные регуляторы тока РТ1, РТ2 и общий регулятор скорости (частоты) РС. В схеме имеются три элемента сравнения ЭС1, ЭС2, ЭС3, датчики тока двигателей с коэффициентом передачи Кот и датчик скорости с передаточной функцией КОС.
Рис. 1. Структурная схема двухдвигательного электропривода
конвертера
Регуляторы тока и скорости соединены по подчиненному принципу регулирования.
При синтезе регуляторов тока индивидуального канала управления электродвигателем накладывается условие - его передаточная функция Wрт должна быть индивидуальной для каждого электродвигателя и обеспечить одинаковую желаемую передаточную функцию контура тока для обоих электроприводов (рис. 1). Это условие выполняется, если регулятор тока синтезируется по уравнению
ш =_^_, (1)
<"" S (р )КотМ (р)' 1 '
где х(р), S (р) - соответственно полюсы и нули контура тока; М (р) - полином характеристического уравнения замкнутого контура тока.
Передаточная функция замкнутого контура тока
W (р)=^^ =_1_. (2)
ирс(р) Т,рМ(р)+1 ' '
В передаточной функции введены нулевой полюс (р=0), обеспечивающий нулевую ошибку в статике, и полином М(р), определяющий заданное качество переходного процесса.
Принимая полином М(р) = Т2р +1, получим характеристическое уравнение (2) в виде
Т{Т2р2 + Т1р +1, (3)
где Т2 - заданная постоянная времени переходного процесса.
Желаемую передаточную функцию контура принимаем в виде
ж (р)=-УХот-, (4)
1 р + 2£7 р + 1
где Т - постоянная времени контура; £ - коэффициент демпфирования контура.
Приравнивая параметры уравнения (3) и характеристического уравнения (4) при заданных Т и , получим коэффициенты Т1 = Т и
Т2 = Т/2£.
Для системы ЧРЭП разомкнутая передаточная функция контура тока
^ (р) = К!
ж (р )=
(5)
К (р) ТмТэр2 + Тм + Тэ)р + 1 где К1 - коэффициент передачи двигателя по току; Тм , Тэ - электромеханическая и электромагнитная постоянные электродвигателя.
В соответствии с (1) - (5), принимая ТмТэ = 0, передаточная функция регулятора тока для К-двигателя будет иметь вид
Ж (р )=_(Тм + Тэ)р + 1_. (6)
рт^} КмК1Кот 2СТ(Тр/2С + 1)р К)
Передаточная функция общего регулятора Ж рс (р) (см. рис. 1) синтезируется например, по методу технического оптимума и представляет пропорционально-интегральный регулятор.
На рис. 2 представлены диаграммы действующих значений токов в относительных единицах двухдвигательного привода, полученные на модели, при работе без выравнивания и с выравниванием нагрузок в среде МайаЬ - S тиНпк.
а
б
Рис. 2. Работа системы управления в режимах без выравнивания нагрузок (а) и с выравниванием нагрузок (б)
Математическое моделирование двухдвигательного электропривода конвертера показало, что при разбросе параметров электродвигателей до 15 % точность поддержания распределения токов между электродвигателями составила 2...3 %.
Список литературы
1. Бабокин Г.И., Шпрехер Д.М., Насонова Т.В. Исследование системы выравнивая нагрузок электропривода скребкового конвейера // Горный информационно-аналитический бюллетень. М: МГГУ. 2004. №2. С. 307...310.
2. Бабокин Г.И., Насонова Т.В. Выбор системы привода скребкового конвейера. // Электроснабжение и электросбережение, 2003. С. 26.28.
G.I. Babokin, T.V. Nasonova
THE SYNTHESIS SYSTEM CONTROL OF MANY ELECTRIC DRIVE MINING MACHINES
The structure system control of many frequency-regulator electric drive, including individual regulator current and common regulator speed is defined.
Key words: the many electric drive; regulator speed and current.
Получено 24.12.11
УДК 519.1: 621
Г.И. Бабокин, д-р техн. наук, проф., зам. директора, (848762) 6-13-83, [email protected] (Россия, Новомосковск, РХТУ им. Д.И. Менделеева),
Д.М. Шпрехер, канд. техн. наук, доц., (848762) 6-13-83, shpreher-d@yandex.т (Россия, Новомосковск, РХТУ им. Д.И. Менделеева)
АЛГОРИТМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ЧАСТОТ ОПРОСА ПАРАМЕТРОВ НЕПРЕРЫВНЫХ ПРОЦЕССОВ В КОМПОНЕНТАХ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Представлен расчет необходимых для заданной погрешности восстановления частот опроса датчиков непрерывных диагностируемых процессов.
Ключевые слова: электромеханическая система, частота опроса, нейросетевая модель.
Одним из недостатков методов поискового диагностирования электромеханических систем (ЭМС) и, как следствие, дополнительной причиной материальных и временных затрат при поиске отказавших элементов являются неоправданно большие затраты времени, вызванные использованием жестких программ анализа измерительной информации без учета те-
