Расчет статических механических характеристик привода

5.2 Расчет статических механических характеристик привода

Так как для регулирования скорости применяется ПИ – регулятор (будет показано ниже), который дает нулевую статическую ошибку, поэтому механическая характеристика привода будет абсолютно жесткой.

Рисунок 5.3. – Механические характеристики привода.

6 Расчет переходных процессов в электроприводе за цикл работы

Моделирование работы электропривода будем проводить в среде Mathlab 6.5.

Так как частота коммутации вентелей в преобразователе частоты очень велика (порядка 15000 гц), то его постоянная времени очень мала и можно ей пренебречь. Преобразователь частоты при моделировании представим линейным звеном с коэффициентом передачи КПЧ.

Рисунок 6.1 – Структурная схема преобразователя частоты.

Мы имеем двухмассовую расчетную схему механической части. Выражения для двухмассовой расчетной схемы:

(6.1)

Значение МС зависит от вида нагрузки. Так как нагрузка активная(потенциальная), то МС=Const.

Структурная схема двухмассовой расчетной схемы механической части представлена на рисунке 6.2:

Рисунок 6.2 – Структурная схема механической части.

Для моделирования асинхронного двигателя используем линеаризованную модель:

(6.2)

или в операторной форме:

(6.3)

где  - жесткость характеристики, определяется по формуле:

;(6.4)

 - электромагнитная постоянная времени двигателя, определяется по формуле:

 (6.5)

Схема линеаризованной модели асинхронного двигателя представлена на рисунке 6.3.

Рисунок 6.3 – Линеаризованная модель асинхронного двигателя.

Максимальное значение момента двигателя:

(6.6)

Коэффициент передачи преобразователя по частоте определяется отношением максимального сигнала на выходе преобразователя к максимальному сигналу на выходе регулятора момента:

 (6.7)

Максимальное значение момента ограничения равно критическому моменту естественной характеристики двигателя:

 (6.8)

Из уравнения (6.3) находим Крм:

 (6.9)

Регулятор момента представляется в виде П–регулятора.

Предельное значение коэффициента усиления обратной связи, обеспечивающее регулирования момента с нулевой ошибкой:

 (6.10)

Для расчета контура скорости представим контур момента в виде звена:

 (6.11)

Обозначив

,

получим передаточную функцию оптимизированного контура регулирования момента:

 (6.12)

где

Коэффициент передачи датчика отрицательной обратной связи по скорости рассчитывается как отношение напряжение задания на соответствующее значение максимальной скорости:

 (6.13)

Малой некомпенсируемой постоянной времени контура регулирования скорости является электромагнитная постоянная двигателя, т.е. принимаем .

Большой компенсируемой постоянной времени контура регулирования скорости является механическая постоянная двигателя.

Для получения нулевой ошибки в статике и форсировки переходных процессов в динамике регулятор скорости должен быть представлен в виде ПИ – регулятора.

Настроим регулятор скорости на симметричный оптимум.

Желаемая передаточная функция контура скорости настроенного на симметричный оптимум:

 (6.14)

Передаточная функция объекта регулирования:

 (6.15)

Разделив желаемую передаточную функцию контура скорости, на передаточную функцию объекта регулирования, получим передаточную функцию регулятора скорости:

 (6.16)

где

,

 (6.17)

Где  - суммарный момент инерции привода

 (6.18)

 (6.19)

Расчет переходных процессов производятся в пакете Matlab 6.5.

Модель для исследования работы привода мостового крана приведена на рисунке 6.5:

Рисунок 6.5 – Модель для исследования работы привода мостового крана.