Проектирование электротехнических устройств Курс лекций по электротехнике Курс лекций по теории электрических цепей Курс лекций по информатике

Проектирование и моделирование электротехнических устройств

«ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОВ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ С ЧАСТОТНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ НА КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЯХ»

Определен объект исследования – привод на базе асинхронного двигателя. Структура рассматриваемого электропривода с векторным управлением представлена в виде блок-схемы на рисунке 1.

Система векторного управления состоит из основных функциональных частей: БРП — блок регуляторов переменных, БВП — блок вычисления переменных, БЗП — блок задания переменных, В –выпрямитель, Ф – фильтр, АИН/ШИМ – автономный инвертор напряжения с блоком ШИМ, ДС – датчик скорости, АД – асинхронный двигатель.

Рисунок 1. Структура электропривода с векторным управлением

 Первая глава посвящена постановке задачи регулирования, анализу различных классических и современных методов управления асинхронными трехфазными двигателями с учетом различных типов нагрузки, рассмотрены варианты частотных законов регулирования и структур систем управления, выполнен анализ существующих программных продуктов для моделирования электромеханических систем, обоснован выбор программного обеспечения CASPOC для решения поставленной в исследовании задачи.

 По характеру частотной зависимости, Mн=f(Ω), а также соответствующей зависимости мощности, нагрузку можно разделить, как показано в таблице 1.

Таблица 1.

Тип нагрузки/частотный тип

Момента

Мощности

С постоянной мощностью

Mн=k Ω-1

Pн=const

С постоянным моментом

Mн=const

Pн=k Ω

«вентиляторной» нагрузкой

Mн=k Ω

Pн= k Ω2

На практике в механической нагрузке присутствуют все три компоненты. Выбирая частотную характеристику АП в соответствии с характеристикой нагрузки, можно получить закон управления (зависимость амплитуды от частоты питающего АД напряжения) инвариантным относительно нагрузки.

В работе ставится задача построения закона частотного управления привода при условии согласования частотных характеристик привода и нагрузки.

 Вторая глава посвящена разработке математической модели управляемого АП, описанию и анализу законов, построению закона, обеспечивающего улучшенные характеристики согласно заданным критериям частотного управления. Математическая модель асинхронного двигателя описывается известной системой уравнений (1-5).

 (1);  (2);  (3);

 (4);  (5).

В этих уравнениях  - соответственно напряжения и токи статора и ротора по осям и . - потокосцепления обмоток статора и ротора по осям и . Уравнения, описывающие блок ротатора прямого и обратного преобразования координат ab ® dq; dq ® ab показаны в выражениях (6-7).

 (6);  (7).

Согласно уравнениям математической модели асинхронного двигателя строится структурная схема асинхронного привода, которая является основой для модели регулятора системы векторного управления. Структурная модель блоков асинхронного привода показана на рис. 2-4.

Рисунок 2. Структурная модель электрических контуров статорных и роторных обмоток АД

Рисунок 3. Структурная модель магнитных цепей АД

Рисунок 4. Структурная модель блоков ротатора и механической нагрузки

 Обосновано, что модель АД должна быть дополнена блоком, отражающим эффект «вытеснения тока ротора», который представлен аналитической зависимостью активного сопротивления ротора от частоты тока ротора. Коэффициенты этой зависимости настраиваются в соответствии с конкретным типом двигателя.

Модель силового инвертора приведена на рис. 5. Логика работы инвертора описывается управляющими функциями, которые отражают различные законы коммутации вентилей (π и 2/3π), а также различные типы применяемых ШИМ.

Рисунок 5. Модель силового инвертора


На главную