Аннотация
Введение 4
1. Разработка математической модели асинхронного двигателя с
короткозамкнутым ротором 6
1.1. Математическое моделирование асинхронного двигателя на основе
апериодических звеньев в системе относительных единиц 6
1.2. Расчет параметров асинхронного двигателя по паспортным данным 16
2. Моделирование системы векторного управления асинхронного двигателя ..
21
2.1. Моделирование системы автоматического регулирования скорости асинхронного двигателя с переменными |/r - is с контуром потока 21
2.2 Разработка модели векторного управления системы преобразователя частоты автономного инвертора напряжения с широтноимпульсной модуляцией 28
3. Разработка лабораторной работы 43
Заключение 56
Список использованных источников 58
ПРИЛОЖЕНИЕ А 62
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 63
ПРИЛОЖЕНИЕ В 64
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 65
Асинхронный электропривод (АЭП) является основой для автоматизации многих современных технологических процессов. К преимуществам АЭП следует отнести, во-первых, использование в его составе асинхронных двигателей (АД), обладающих простотой конструкции, высокими эксплуатационными характеристиками, а также низкой удельной стоимостью по сравнению с другими типами электродвигателей. Во-вторых, применение преобразователей частоты, выполненных на полностью управляемых полупроводниковых ключах, позволяет организовать полеориентированное управление АД с расширенным диапазоном регулирования, улучшенными показателями качества динамических процессов.
Параметры современных высокопроизводительных сигнальных процессоров позволяют применять в составе системы управления АЭП устройства косвенного оценивания координат - наблюдатели состояния, что дает возможность отказаться от ряда датчиков, расположенных вне шкафа управления электропривода. Наиболее полно преимущества использования асинхронных электроприводов с наблюдателями состояния реализуются в случаях, когда установка датчиков переменных АД нецелесообразна в связи с условиями эксплуатации электропривода, например, при работе механизмов во взрыво- и пожароопасных помещениях, химически агрессивных и радиоактивных средах, а также в условиях вибрации и значительных ударных механических нагрузок [2].
Вместе с тем, на практике часто находят применения системы косвенного бездатчикового векторного управления, недостатком которой является высокая чувствительность к изменениям параметров. Преимущества таких систем: простая структура наблюдателя скорости и более простые методы синтеза управления. Для повышения качества работы таких систем, необходимо применять алгоритмы параметрической идентификации двигателя, что позволит отслеживать изменения параметров и корректировать настройки наблюдателя скорости и регуляторов. Учитывая высокую производительность микропроцессорной техники, на основании которой реализуется в настоящее время управление в электроприводе (ЭП), возможно обеспечить согласованную работа алгоритмов идентификации и алгоритмов управления приводом [24].
Объектом исследования является асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.
Предметом исследования является математическая модель системы векторного управления асинхронным двигателем.
Цель работы - разработать математическую модель системы векторного управления асинхронного двигателя с контуром потока.
Для реализации этой цели необходимо решить следующие задачи следующие задачи:
• разработать математическую модель асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором;
• разработать математическую модель векторной системы управления частотно-регулируемого асинхронного электропривода;
• произвести синтез регуляторов тока, потока и скорости многоконтурной системы;
• разработать математическую модель преобразователя частоты с автономным инвертором напряжения с широтно-импульсной модуляцией (АИН ШИМ);
• разработать лабораторную работу по исследованию динамических характеристик при изменении параметров (моментов инерции механической части двигателя, статической нагрузки на валу) в системе векторного управления «АИН ШИМ - АД»
В данной работе было проведено исследование влияния изменения параметров на качество системы векторного управления асинхронным электроприводом. Для этого были решены следующие задачи:
1. Была разработана математическая модель асинхронного двигателя мощностью 320 кВт в относительной системе единиц в Matlab/Simulink, которая позволила определить постоянные времени для статорного тока Тэ и постоянную времени для потока Tr. Эти постоянные времени лежат в основе определения коэффициентов регуляторов тока и регулятора потока.
2. Для проведения исследования разработана многоконтурная система регулирования САР скорости, в которой внутренними контурами являются контуры тока и контуры потока. Наиболее важным элементом является наблюдатель потока, производящий ориентацию системы координат по вектору потокосцепления ротора. Регуляторы токов и потоков, настроенные на модульный оптимум, оказались пропорционально-интегральными. Регулятор скорости принят пропорциональным.
Наиболее важным в работе является исследование влияния постоянных времени в регуляторе потока. В работе приведены характеристики потоков при т , отличающихся от постоянной времени фильтра в контуре тока в несколько раз (1, 2, 10 и 20).
3. Разработана модель преобразователя частоты с АИН ШИМ. Приведена математическая модель автономного инвертора напряжения с пятиуровневыми импульсными функциями и даны результаты исследований фазных и линейных импульсных напряжений. Исследована зависимость статорных токов по фазам ia, ib, ic в зависимости от частоты опорного напряжения. Видно, что при частоте /оп = 1 кГц токи ia, ib, ic имеют значительные составляющие высших гармоник, создающие тормозные моменты и дополнительные потери в обмотках. Минимальная частота, при которой достигаются синусоидальные формы, должна быть не менее 5 кГц, поэтому во всех частотных преобразователях частота опорная /оп начинается от 4 кГц.
В данной ВКР разработана лабораторная работа по исследованию системы «АИН ШИМ - АД» для студенческих групп, изучающих дисциплину «Системы управления автоматизированным электроприводом».
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
