Динамический расчет электропривода

Расчет передаточных функций объекта регулирования (асинхронного двигателя с автономным инвертором напряжения)

В рассматриваемом электроприводе имеет место два взаимосвязанных контура регулирования: ЭДС обмотки статора и скорости вращения. Синтез системы регулирования скорости можно выполнить в первом приближении, используя упрощенную структуру системы при частотном управлении, представленную на рисунке 4.1 в соответствии с приведенной методикой упомянутого подраздела рассчитывают все коэффициенты и передаточные функции звеньев структурной схемы, в частности:

1. Коэффициент преобразования.

В/Гц.

• 2. Передаточные функции звеньев, представленных на структурной схеме:
  • · первое звено (частотный преобразователь)

где — постоянная времени частотного преобразователя (АИН).

• · второе звено (ротор асинхронного двигателя)
• ·

где? постоянная времени ротора; - коэффициент усиления ротора.

· третье звено (преобразование тока в электромагнитный момент) представляют коэффициентом Kмэ, определяемым по выражению.

· четвертое звено определяют через механическую инерционность привода, т. е.

где; - приведенный момент инерции подвижного звена манипулятора.

· пятое звено определяют из необходимости преобразования единиц измерения (частоты вращения из рад/с в об/мин):

· шестое звено можно получить с учетом влияния естественной обратной связи (ОС) по ЭДС асинхронной машины (как в двигателе постоянного тока) в виде.

Структурная схема расчетной модели системы «АИН-АД» приведена на рисунке 4.2 разработана в программной среде MatLab. Такая схема позволяет осуществлять исследование поведения системы при исключении или введении новых элементов, в частности, регуляторов тока и скорости, расчет которых также приводится.

Перечень блоков, входящих в модель:

• 1- Блок задания частоты.
• 2- Коэффициент усиления частоты;
• 3- ПИД-регулятор скорости;
• 4,5,6- регулятор тока;
• 7- частотный преобразователь;

Рис. 4.2 Модель частотно-управляемого электропривода в Simulink

• 8? ротор асинхронного двигателя;
• 9? преобразователь тока в электромагнитный момент;
• 10? механическая инерционность привода;
• 11? преобразователь угловой скорости в частоту вращения;
• 12? NCD-блок для настройки регулятора скорости
• 13? редуктор (i=12.5);
• 14? времязадающий элемент, реализующий момент нагружения ЧРП технологическим усилием;
• 15, 17? умножители;
• 16? коэффициент статической составляющей момента ;
• 18? имитатор нагрузки ;
• 19? коэффициент динамической составляющей момента ;
• 20? блок, формирующий отношение ;
• 21? естественная обратная связь по ЭДС асинхронной машины;

Осциллограммы работы данной модели при отсутствии блоков регулировки тока (элементы 2−4) и скорости (элементы 2,12) представлены на рисунке 4.3.

Рис. 4.3. Характер изменения координат электропривода в системе «АИН-АД» при отсутствии регуляторов скорости и тока

Из анализа осциллограмм переходных процессов исследуемой электромеханической системы можно заключить, что такие зависимости как время переходного процесса, ток и момент АД нуждаются в некоторой коррекции с целью повышения качества управления согласно заданию.