2. Ввод

данных

3. Определение постоянных коэффициентов

4. Q = 0

5.

6. Определение ёмкости конденсатора

8. Определение

7. Определение

9. Определение

да

нет

Рис. 4.3. Структурная схема расчёта электромагнитных процессов в СФ необратимого источника энергии транзисторного ШИП.

11. Q = Q + 1

формируются зависимости и в области допустимых перенапряжений на конденсаторе. В блоке 12 получаем распечатки графиков и таблиц значений параметров элементов силовой цепи необратимого источника питания для вариантов перебора между емкостью конденсатора и его номинальным напряжением, при обязательном выполнении условия не превышения пульсациями напряжения допустимых пульсаций для выбранного типа конденсатора.

В каждом конкретном случае использования ШИП, в зависимости, от параметров всех элементов замкнутой системы электропривода, следует выбирать такие значения емкости конденсатора и его номинального напряжения, чтобы заряд конденсатора и мощность балластного сопротивления оптимально соотносились между собой, при заданных требованиях к энергетическим, массогабаритным и эксплуатационным характеристикам системы.

При окончательном выборе параметров поперечной ветви силовой цепи необратимого источника питания транзисторного ШИП следует иметь в виду, что удельные характеристики заряда реальных конденсаторов и мощности реальных балластных сопротивлений изменяются не монотонно. И при выборе их параметров необходимо учитывать ряды стандартных габаритных размеров корпусов конденсаторов и сопротивлений.

4.1 Моделирование системы электропривода постоянного тока с учётом свойств силового фильтра и

необратимого источника питания.

Для оценки электромагнитных процессов в силовой цепи систем "ШИП-ДПТ" при различных типах первичного источника питания были разработаны математическая модель системы электропривода, построенная по структуре подчиненного регулирования (рис.4.4).

Моделирование проводилось на ЭВМ в математической программе Mathcad 2000. С помощью этой программы можно оперативно вводить и получать результаты вычислений, а так же легко решать математические задачи возникающие при проектировании.

Модель учитывает свойство односторонней проводимости выпрямительных схем. Это реализовано с помощью коэффициента К1 (рис.4.5), который принимает значение 0 когда напряжение на конденсаторе становится больше чем напряжение питания. По сути дела коэффициент выполняет роль диода.

При описании модели, уравнения удобно представить в виде системы из n уравнений первого порядка в форме Коши:

где: - координаты состояния системы;

- внешние управляющие воздействия;

- коэффициенты, определяющие динамические свойства системы

- коэффициенты, определяющие динамическое влияние внешних управляющих воздействий;

- порядок системы уравнений;

- число внешних управляющих воздействий.

Исследуемой модели будет соответствовать следующая система уравнений

( 4.18 )

где: - скорость вращения ДПТ;

- ток якоря ДПТ;

- интегральные составляющие ПИ-регуляторов тока и скорости;

- ток продольной ветви фильтра;

- напряжение конденсатора фильтра;

- сигнал задания на входе системы;

- статический момент сопротивления на валу ДПТ;

(4.19 )

- выходные сигналы ПИ-регуляторов тока и скорости соответственно;

- напряжение питания;

- ток питания транзисторного ШИП;

Коэффициенты определяющие динамические свойства системы:

На рис.4.6 структурная схема алгоритма моделирования замкнутой системы электропривода с учётом свойств ёмкости фильтра и односторонней проводимости источника питания. В блоке 2 производится ввод исходных данных, описывающих параметры системы подчинённого регулирования, ДПТ нагрузки и СФ. В блоке 3 формируются постоянные коэффициенты уравнений (4.18). При превышении напряжением на конденсаторе фильтра напряжения питания коэффициенту К1 в блоке 7 присваивается значение 0 и, следовательно, коэффициенты уравнений для определения тока

нет

да

нет

да

нет

да

3.

Формирование постоянных А,В

4. Определение начальных условий

5. К1 = 1

7. К1 = 0

Рис.4.6. Структурная схема алгоритма работы математической модели

продольной ветви фильтра Y4 также принимают значение 0 в блоке 11. В блоке 9 происходит сравнивание знаков скорости и тока ДПТ, когда машина работает в двигательном режиме эти знаки совпадают и коэффициенту К2 в блоке 8 присваивается значение 1, при переходе в генераторный режим работы знаки скорости и тока различны и коэффициенту К2 в блоке 10 присваивается значение -1, а в блоке 11 соответствующие коэффициенты а и в меняют знак. Далее производится решение уравнений по методу Рунге-Кутта и вывод результатов моделирования в виде графиков.

В качестве исходных данных в описанную модель вводились данные двигателей из справочника [4].

В результате моделирования были получены формы кривых напряжения на конденсаторе фильтра, напряжения на конденсаторе в зависимости в зависимости от его ёмкости для ДПТ типа 2ПБВ – 100М и 2ПБВ – 112L.

Рис.4.7. Величина напряжения на конденсаторе фильтра в зависимости от его ёмкости

На рисунке 4.7 были расчитаны и построены зависимости (3.14) по которым при выбранном значении номинального напряжения конденсатора фильтра можно определить величину ёмкости, при которой напряжение на конденсаторе поперечной ветви не превысит выбранного значения.

Н а рисунках 4.8 и 4.9 получены формы кривых напряжения на конденсаторе фильтра для параметров двух ДПТ 2ПБВ – 100 и 2ПБВ -112 предназначенных для приводов металлообрабатывающих станков.

Время t, c

Рис.4.8. Относительное напряжение на конденсаторе фильтра в системе замкнутого электропривода постоянного тока с двигателем 2ПБВ – 100M

Время t, c

Рис.4.9. Относительное напряжение на конденсаторе фильтра в системе замкнутого электропривода постоянного тока с двигателем 2ПБВ – 112L

На рисунке 4.10 получена кривая напряжения ёмкости фильтра с подключённой тормозной цепью, которая подключается к конденсатору при превышении напряжением .

Время t, c

Рис.4.10. Относительное напряжение на конденсаторе фильтра в системе замкнутого электропривода постоянного тока с двигателем 2ПБВ – 100М