ВВЕДЕНИЕ 6
1. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ КООРДИНАТ В СИСТЕМАХ
УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯМИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 9
1.1. Выбор системы базовых величин 9
1.2. Переход от математического описания асинхронного
двигателя в физических единицах к описанию в относительных единицах 11
1.3. Фазные преобразования переменных 14
1.4. Координатные преобразования 18
1.5. Математическая модель фазных и координатных
преобразований в Matlab-Simulink 21
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ АСИНХРОННОГО
ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ 25
2.1. Схемы замещения асинхронного двигателя 25
2.2. Структурная схема математической модели двигателя в
произвольной системе координат 30
2.3. Математическая модель асинхронного двигателя в
координатах x, у 39
2.4. Расчет параметров математической модели
асинхронного двигателя 44
3. ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ 51
4. ВЕКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ АСИНХРОННЫМ
ДВИГАТЕЛЕМ 56
4.1. Система векторного управления 56
4.2. Модели наблюдателей для датчиковой системы
векторного управления 60
4.3. Блок компенсации ЭДС 61
4.4. Синтез регуляторов 62
5. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ
АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ СИСТЕМЫ «АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ШИРОТНО­ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ - АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ» С ВЕКТОРНОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ 67
5.1. Модель асинхронного двигателя в абсолютных единицах 68
5.2. Модель преобразователя частоты со звеном постоянного
тока 76
5.3. Датчики 78
6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 80
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 83
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 85
ПРИЛОЖЕНИЕ А 88
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 89
ПРИЛОЖЕНИЕ В 90
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 91
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 92
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 93
Купить

Известно, что наиболее простыми, а следовательно, и надежными яв­ляются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Однако при всех своих достоинствах они имеют существенный недостаток - сложность в регулировании скорости. До появления частотных преобразователей асин­хронные двигатели имели достаточно узкое применение, в основном в нере­гулируемых электроприводах или в приводах с невысоким качеством регу­лирования. В настоящее время существуют различные алгоритмы управления как наиболее простые (скалярное управление), так и сложные (векторное датчиковое и бездатчиковое управление), позволяющие применять асин­хронный двигатель (АД) для решения разнообразных технологических задач.
Для исследования систем с частотным управлением использование аналитических методов чрезвычайно трудоемко, а в ряде случаев невозмож­но. Это реализуется применением метода математического моделирования.
Сущность моделирования заключается в замене реальной системы, машины или их отдельных элементов моделью, которая находится с ними в некотором соответствии и способна частично или полностью воспроизводить свойства и характеристики реальной системы. Происходящие в модели про­цессы, можно легко регистрировать, проверять их соответствие результатам теоретического анализа, заменять аналитические расчеты процессов их непо­средственным наблюдением. Математическая модель позволяет решать все основные задачи экспериментального исследования.
Можно выделить два основных метода моделирования: физическое и математическое.
Физическое моделирование представляет собой моделирование, при котором исследование машины или процесса заменяется исследованием мо­дели той же физической природы. Любой лабораторный физический экспе­римент можно заменить моделированием, что представляет особую ценность для сложных систем и машин. Это дает возможность исследовать явления, которые происходят в машине-оригинале, при сохранении их физической природы.
Единство материального мира приводит к поразительной идентичности уравнений, описывающих процессы в самых различных областях физики. Это позволяет изучать явления, происходящие в оригинале, на модели, физи­ческая природа которой отлична от физической природы оригинала.
Математическим называют такое моделирование, при котором модель и оригинал различны по своей физической природе, но могут быть описаны одинаковыми по форме уравнениями.
Математическое моделирование развивается в двух основных направ­лениях: построение моделей прямой аналогии на основе известных систем аналогий и построение вычислительных машин (цифровых, аналоговых и аналого-цифровых).
При использовании вычислительных машин в математическом модели­ровании отсутствует прямая аналогия между величинами, характеризующи­ми изучаемое явление, и величинами, получаемыми в результате выполнения отдельных математических операций. Таким образом, исследование с помо­щью вычислительной машины сводится к анализу его математического опи­сания [16].
Система автоматического регулирования (САР) скорости системы «ав­тономный инвертор напряжения (АИН) с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) - асинхронный двигатель» с векторным управлением является до­вольно сложной. Анализ этих систем требует математических моделей раз­личного уровня сложности. Полная модель должна учитывать способы ком­мутации обмоток; процессы переключения транзисторов; несинусоидаль- ность токов в АД; взаимное влияние процессов в обмотках статора и ротора АД.
С помощью математической модели можно провести исследования процессов, происходящих в машине, и снять ее характеристики, что позволит сократить расходы на дорогостоящие эксперименты и в итоге подобрать ре­альную систему.
Объектом исследования является разработка системы САР скорости системы «АИН ШИМ - АД» с векторным управлением.
Предметом исследования является математическая модель асинхронно­го двигателя в абсолютных единицах на основе электрических схем замеще­ния, системы векторного управления, широтно-импульсная модуляция, мо­стовая схема инвертора напряжения.
Цель работы: выполнить разработку математической модели системы автоматического регулирования скорости системы «Автономный инвертор напряжения с широтно-импульсной модуляцией - асинхронный двигатель» с векторным управлением.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• проанализировать литературу по данной теме;
• выбрать систему относительных единиц;
• рассмотреть методы фазных и координатных преобразований;
• построить математическую модель асинхронного двигателя в абсо­лютных и относительных единицах в различных системах координат;
• построить модель синусоидальной ШИМ;
• обосновать структуру системы векторного управления;
• синтезировать регуляторы тока, потокосцепления ротора и скоро­сти;
• построить модель частотного преобразователя на базе IGBT- транзисторов;
• построить модель САР скорости системы «АИН ШИМ - АД» с век­торным управлением с идеализированными транзисторными ключами.
Купить