5. Содержание отчета
5.1. Цель работы.
5.2. Рабочее задание.
5.3. Модели систем управления электроприводами напора и подъема экскаватора.
5.4. Переходные процессы изменения сигналов на выходах регуляторов ЭДС и тока, напряжений с выходов тиристорного возбудителя и генератора, противоЭДС, тока якоря, момента и скорости двигателя, построенные в соответствии с рабочим заданием для электроприводов напора и подъема экскаватора.
5.5. Полученные установившиеся значения напряжения с выхода генератора, противоЭДС, тока якоря, момента и скорости w двигателя для электропривода напора экскаватора.
5.6. Семейства механических характеристик электроприводов напора и подъема экскаватора, построенные в соответствии с рабочим заданием.
5.7. Анализ результатов и выводы.
6. Контрольные вопросы
6.1. Описание электрической схемы системы тиристорый возбудитель – генератор – двигатель.
6.2. Построение структурной схемы контура тока, протекающего по якорям генератора и двигателя.
6.3. Получение передаточной функции разомкнутого контура тока и регулятора тока при настройке на модульный оптимум.
6.4. Построение структурной схемы контура ЭДС двигателя.
6.5. Получение передаточной функции разомкнутого контура ЭДС и регулятора ЭДС при настройке на модульный оптимум.
6.6. Расчет номинальных значений параметров электродвигателя постоянного тока.
6.7. Определение индуктивностей, активных сопротивлений и постоянной времени обмоток якорей генератора и двигателя.
6.8. Расчет коэффициентов усиления тиристорного возбудителя и генератора постоянного тока.
6.9. Определение суммарного момента инерции двигателя и исполнительного механизма.
6.10. Определение коэффициентов обратной связи по току якоря, ЭДС двигателя и постоянных времени.
Лабораторная работа № 6
ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВЕКТОРНОГО
УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ
1. Цель работы
Изучение теоретических сведений о системе векторного управления асинхронным электроприводом. Расчет параметров контуров потокосцепления, скорости, тока и исследование системы векторного управления с подчиненным регулированием координат.
2. Теоретические сведения
2.1. Понятия векторного управления
Векторное управление частотно-регулируемого асинхронного электропривода связано как с изменением частоты и текущих значений переменных АД, так и со взаимной ориентацией их векторов в полярной или декартовой системе координат. За счет регулирования амплитудных значений переменных и углов между их векторами обеспечивается полное управление АД как в статике, так и в динамике, что дает заметное улучшение качества переходных процессов по сравнению со скалярным управлением. Именно этот факт и является определяющим при выборе электропривода с векторным управлением.
Информация о текущих значениях и пространственном положении векторов переменных АД может быть получена как прямым их измерением с помощью соответствующих датчиков, так и косвенно на основе математической модели АД. Конфигурация и сложность такой модели определяются техническими требованиями к электроприводу. В общем случае подобные системы с косвенным регулированием координат электропривода из-за нестабильности параметров АД и сложной их взаимосвязи уступают по своим статическим и динамическим показателям системам с прямым векторным управлением. При сложности вычислительных операций и алгоритмов управления электроприводом достоинство систем с косвенным регулированием заключается в простоте технических решений и, следовательно, в практической надежности.
При векторном управлении АД может питаться как от источника напряжения, так и от источника тока. Вариант частотно-токового векторного управления является наиболее распространенным, поскольку при регулировании тока независимо от частоты питания АД обеспечивается регулирование и его момента. Это не только упрощает схему управления, но и одновременно ограничивает нагрев двигателя. При этом напряжения на обмотках статора АД устанавливаются автоматически в зависимости от его режима работы.
Основные допущения при математическом описании электромагнитных процессов в АД: синусоидальность распределения намагничивающих сил обмоток двигателя вдоль окружности воздушного зазора; отсутствие потерь в стали статора и ротора; симметричность сдвига осей обмоток статора и ротора на 120°; отсутствие насыщения магнитной цепи двигателя. Эти допущения и переход от трехфазной модели двигателя к эквивалентной ей двухфазной, когда текущие переменные статора и ротора заменяются их проекциями на взаимно перпендикулярные оси координат х, у, вращающиеся с синхронной скоростью магнитного поля двигателя, упрощают математическую модель двигателя и позволяют на ее основе создавать системы векторного управления с подчиненным регулированием координат аналогично электроприводам постоянного тока.
В наиболее общем случае система векторного управления асинхронным электроприводом должна решать задачи регулирования и стабилизации момента и скорости двигателя.
Момент АД формируется за счет воздействий
на абсолютные значения векторов
потокосцепления статора
,
основного потокосцепления
,
потокосцепления ротора
,
токов статора
и ротора
,
а также фазовых сдвигов между
ними. От того, какие векторы выбраны в качестве регулируемых, зависят принцип построения и техническая реализация систем управления приводом [1, 2, 3].