Разработать систему управления нереверсивного двунаправленного инвертора для питания двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТНВ) и выполнить ее исследование в типовых режимах работы совместно с ДПТНВ

Для этого при выполнении условия Tм>4Tμ необходимо принять:при Tф>4Tμ:τр1=Tф,   τр2=4Tμ,   kр=TмTф/(8Tμ2k);при Tф<4Tμ:τр1=4Tμ,   τр2=Tм,   kр=Tф/(2Tμk).3. Разработка дискретной математической модели электроприводаПараметры электродвигателя приведены в таблице 3.1.Таблица 3.1Наименование параметра, ед. изм.Значение параметрыНоминальная мощность, кВт29Номинальное напряжение, В400Номинальный ток, А89Номинальный момент, Нм339КПД, %77,8Номинальная скорость, об/мин2456Максимальная скорость, обмин2456Активная сопротивление якоря, мОм705Индуктивность якоря, мГн9,05Момент инерции ротора, кг*м20,5Определим электромагнитную постоянную времени электропривода:Электромеханическая постоянная времени системы ТП-Д:где - суммарный момент инерции, приведенный к валу электродвигателя, состоит из момента инерции двигателя JДВ и механизма JМЕХ.Расчёт конструктивной постоянной двигателя:Расчет номинальной скорости двигателя:Расчет максимальной скорости двигателя (по технологии):На рисунке 3.1 представлена структурная схема контура тока.Рисунок 3.1 – Структурная схема контура токаКонтур тока данного электропривода наиболее целесообразно настроить на МО.Передаточная функция регулятора тока при оптимизации контура на модульный оптимум будет иметь вид:Как видно из формулы регулятор тока – ПИ регулятор.Статический коэффициенты усиления регулятора тока:где ;В/А- коэффициент передачи цепи обратной связи по току с учётом что:- максимальный сигнал задания на ток ;- максимально допустимый ток якоря двигателя .В качестве шунта RS выбираем шунт типа 75ШС, имеющий следующие параметры: номинальное выходное напряжение на шунтеUн=75 мВ при токе Iн=1500 А. Следовательно коэффициент передачи шунта:Коэффициент передачи датчика тока:В контур регулирования скорости входит: объект управления, состоящий из оптимизированного контура тока и механической части электропривода; датчик скорости; регулятор скорости. Определим передаточную функцию замкнутого контура скорости:поскольку - малая постоянная времени, то можно приравнять нулю, тогда передаточная функция контура тока примет вид:На рисунке 3.2 представлена структурная схема контура скорости.Рисунок 3.2 - Структурная схема регулятора скоростиВ зависимости от требований, предъявляемых технологией к электроприводу механизма, контур скорости выполняют однократно интегрирующим (с П - регулятором) или двукратно интегрирующим (ПИ - регулятором), т.е. осуществляют настройку на модульный или симметричный оптимум.Передаточная функция регулятора скорости имеет вид:Статический коэффициент усиления регулятора скорости:где КОС - коэффициент обратной связи по скорости;ТОС = 4Т = 0.01 с. – постоянная времени интегрирования контура скорости; - коэффициент передачи цепи обратной связи по скорости с учётом что:- максимальный сигнал задания на скорость ;В качестве датчика скорости выбираем тахогенератор типа ТП:nH = 5000 об/мин;UH = 200 B;Математическая модель в программе MatLabSimulinkпоказана на рисунке 3.3. Графики переходных процессов показаны на рисунке 3.4.Рисунок 3.3 Математическая модель электроприводаДля ограничения больших скачков в системе управления используем блок Saturation.Рисунок 3.4 Графики переходных процессовw(t)Рисунок 3.5 Графики переходных процессов I(t)4. Исследование работы электропривода в типовых режимах работыНа рисунке 4.1 разработана модель нереверсивного инвертора для питания двигателя постоянного тока независимого возбуждения.Управляющие импульсы поступают с генератора PWMна транзисторы, которые открываются или закрываются в зависимости от времени коммутации.Рис.4.1 Модель инвертораРис.4.2 Временные диаграммы инвертора5. Анализ полученных результатовВ результате полученных графиков можно сделать вывод:- при подключении ДПТ с НВ к инвертору получаем управление двигателем с помощью поочередного переключения транзисторов.- управление напряжением, которое подается на ДПТ с НВ происходит с помощью управляющих импульсов.- система управления электроприводом позволяет стабилизировать скорость вращения двигателя.ЗаключениеВ данной курсовой работе был исследованнереверсивный инвертор напряжения. Системой упрвления служит микропроцессорная система, которая подключена к управляющим выводам силовоых ключей через микросхемы драйверов, которые в свою очередь производят включение и выключение силовых ключей.Выходное напряжение формируется с помощью многократной неравномерной ШИМ с двумя импульсами в полупериоде. Применение ШИМ обеспечивает преимущественное содержание в кривой выходного напряжения основной гармоники и минимальное содержание высших гармонических с близкими основной гармонике частотами.Система защиты обеспечивает закрытия транзисторов в случае возникновения в силовой части коротких замыканий и перенапряжений. Схемы защиты выполнены на полупроводниковых приборах с гальванической развязкой силовой части схемы и системы управления. Выбраны и рассчитаны параметры LCцепочки.Моделирование схемы доказывает что расчет выполнен верно, работа устройства устойчив.ЛитератураВ.П. Петрович. Силовые преобразователи электрической энергии. Учебное пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 2000. – 154 с.В.И. Мелешин. Транзисторная преобразовательная техника. – Москва:Техносфера, 2005. – 632 с.И.И. Белопольский. Расчет трансформаторов и дросселей малой мощности. М.-Л. Госэнергоиздат, 1963. – 272 с.В.С. Моин. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М. Энергоатомиздат. 1986. – 376 с.Транзисторы и их зарубежные аналоги. Биполярные транзисторы средней и большой мощности низкочастотные. Справочник. В 4 т. Т. 2. Издание второе, исправленное. – М.: ИП РадиоСофт, 1999. – 544 с.Окснер, Эдвин С. Мощные полевые транзисторы и их применение : пер. с англ. / Э.С. Окснер. – М. : Радио и связь, 1985. – 288 с. : ил. – Библиогр.: с. 277–284www.datasheetcatolog.com – справочные данные о современных полупроводниковых прибораx.