13. Синтез структур и параметров информационного канала электропривода с подчиненным регулированием координат.

До 60-х годов замкнутые системы строились по схеме с общим суммирующим усилителем, это было удобно выполнять технически , но усложняло настройку на оптимальные параметры и качество.

Кеслер предложил схему с подчинённым регулированием координат, в которой для каждого контура ЭП имеется свой регулятор. 1-контур тока 2- контур скорости 3-контур угла поворота.

При оптимизации выбираются такие коэффициенты и параметры , чтобы компенсировать инерционность органа управления.

Пример для 1-го контура тока:

При оптимизации постоянная времени регулятора тока выбирается равной постоянной времени якоря двигателя. За счёт введения интегрирующего звена система считается астатичной, то есть работает без ошибки при действии возмущения.

Коэффициент регулятора тока рассчитывается таким образом чтобы получит систему 2-го порядка, оптимальный коэффициент затухания и минимальное время регулирования

После оптимизации время регулирования определяется в зависимости от не скомпенсированных постоянных времени электронных элементов преобразователя. 1-й контур упрощается и принимает вид апериодического звена, далее оптимизируется 2-й контур

для контура тока :

для контура скорости :

для контура угла поворота :

все современные системы ЭП выполняются по схеме с подчинённым регулированием координат

14. Цифровые микропроцессорные регуляторы электропривода.

Рассмотрим Реализацию Пид-регулятора с помощью микроконтроллера

передаточная функция регулятора имеет вид:

управляющий сигнал можно представить в виде

где ошибка управления

При переходе к цифровым методам ошибка определяется в дискретные моменты времени

Согласно теореме Котельникова, цифровой сигнал может заменить аналоговый без искажения если период квантования не превысит

при переходе к цифровой форме, операция интегрирования заменяется суммированием и умножением, а операция дифференцирования вычитанием и делением.

Управляющий сигнал регулятора формируется по следующей формуле:

Для повышения быстродействия применяю рекурентные алгоритмы, в которых управляющее воздействие определяется по формуле

управляющее воздействие на предыдущем сигнале

приращение

15. Классификация и особенности полупроводниковых силовых преобразователей электроэнергии.

Силовые преобразователи предназначены для преобразования Энергии по роду тока, амплитуде и частоте Классифицируются

- управляемые и неуправляемые выпрямители ( преобразуют ~ ток в =)

- инверторы ведомые сетью( преобразуют постоянный ток в ~ промышленной частоты) и автономные инверторы ( постоянный в переменный любой частоты)

- преобразователи частоты: непосредственные преобразователи частоты и ПЧ со звеном постоянного тока ( с управляемыми выпрямителями и неуправляемыми)

- преобразователи ~ напряжения по амплитуде

- импульсные преобразователи напряжения (широтно-импульсные, частотно-импульсные)

16. Топология выпрямителей разных типов и особенности их расчета.

Под топологией выпрямителей понимаются их принципиальные схемы

Расчёт выпрямителя сводится к определению напряжения, токов, коэффициентов пульсаций, мощности трансформаторов и выбору диодов или транзисторов

Выбор производится по следующим параметрам :

-максимально допустимый прямой ток

-максимально допустимое обратное напряжение

-минимальное падение напряжения в открытом состоянии

1 Однофазные Управляемые выпрямители (УВ)

могут выполняться по мостовой или нулевой схеме.

При активно-индуктивной нагрузке выходное напряжение определяется по формуле :

где, -напряжение при нулевом угле альфа

напряжение вторичной обмотки трансформатора

Коэффициент пульсации для однофазных УВ , где- амплитуда 1-ц гармоники

В большинстве случаев требуется применение сглаживающих фильтров или реакторов при их работе

а) топология и расчёт УВ с нулевой точкой

При активной нагрузке Z_н=R

- среднее значение тока нагрузки :

- максимальное значении обратного напряжения

При активно индуктивной нагрузке выходной ток сглаживается и поэтому действующий ток тиристора равен

Выбор трансформатора производится по полной мощности:

б) топология и расчёт однофазного УВ по мостовой схеме

Преимуществом по сравнению с нулевой схемой является то , что не нужно применять трансформатор

- максимальное значении обратного напряжения

- максимальное значение тока при активной нагрузке :

для активно-индуктивной : ;

Выпускаются серийные преобразователи ЭПУ2-2, БТО, БУ 3509

не высокий КПД – 0,89-0,9; ограниченное быстродействие Т_П5мс

в)топология и расчёт 3-х фазных УВ с нулевой точкой

по сравнению с однофазной схемой имеют меньший коэффициент пульсаций

-выходное напряжение определяется : - при активно-индуктивной нагрузкегде,,-напряжение при нулевом угле альфа

для случая с активной нагрузкой если выходное напряжение определяется как :

- максимальное значении обратного напряжения

- максимальное значение тока при активной нагрузке :

- для активно-индуктивной :

- мощность трансформатора :

В схеме можно обойтись без трансформатора , если ограничить , но при этом возрастают пульсации напряжения. Выпускаются серии ПТЗМ на токи до 200А, КЕМТОК, КЕМРОН тока до 100а

г) трёхфазный УВ по мостовой схеме

;

- максимальное значении обратного напряжения

- максимальное значение тока при активной нагрузке :

для активно-индуктивной :

выходное напряжение определяется : - при активно-индуктивной нагрузкегде,,-напряжение при нулевом угле альфа

для случая с активной нагрузкой если выходное

напряжение определяется как :

Для того чтобы при больших углах альфа обеспечить стабильность работы, на тиристоры подаются сдвоенные импульсы

-мощность трансформатора :

Выпускаются серии ЭПУ1, КТЭ на токи до 630 А