Федеральное агентство по образованию

Ульяновский Государственный Технический Университет

Кафедра “Электропривод и автоматизация промышленных установок”

Курсовая работа

на тему:

«Система автоматического управления электроприводом переменного тока»

Выполнил:

Проверил:

Ульяновск, 2009.

Задание на курсовую работу

Номинальная мощность двигателя	Рн	кВт	3,5
Частота вращения вала двигателя	nН	об/мин	870
Номинальное напряжение на якоре	Uян	В	220
Частота вращения вала двигателя	nН	об/мин	870
Номинальный ток статора	Iсн	А	10,1
Активное сопротивление статора	rc	Ом	2,16
Реактивное сопротивление статора	xc	Ом	2,03
Номинальный ток ротора	Iрн	А	7
Активное сопротивление ротора	r’р	Ом	3,33
Реактивное сопротивление ротора	x’р	Ом	1,46

Содержание

1. Введение

2. Статические характеристики разомкнутой системы ТПЧ-АД.

   1. Система скалярного управления частотным электроприводом.

3. Динамические характеристики САУ.

   1. Преобразователь частоты с автономным инвертором напряжения и управляемым выпрямителем

   2. Структурная схема ТПЧ-АД

   3. АД как объект автоматического управления.

   4. Структурное упрощение САУ

   5. Исследование устойчивости САУ

      1. Критерий Михайлова.

      2. Критерий Найквиста.

      3. Критерий устойчивости на плоскости ЛАЧХ.

4. Настройка САУ на технический оптимум.

5. Переходный процесс.

6. Заключение

7. Список использованной литературы

1. Введение

Развитие полупроводниковой преобразовательной техники привело к широкому использованию электроприводов с электродвигателями переменного тока, к созданию новых систем управления этими электродвигателями. В регулируемых электроприводах применяют различные способы регулирования скорости электродвигателя путем изменения: напряжения статора, частоты и напряжения статора, частоты и напряжения ротора, добавочного сопротивления в цепи ротора и т.д.

Управление электродвигателями переменного тока осложнено рядом обстоятельств, наиболее существенными из которых являются следующие: 1) момент электродвигателя определяется произведе­нием двух результирующих векторов электромагнитных парамет­ров статора и ротора и является функцией четырех переменных; 2) имеется сильное взаимодействие намагничивающих сил статора и ротора, взаимное состояние которых непрерывно меняется при вращении ротора; 3) с целью лучшего использования двигателя в различных режимах его работы возникает задача регулирования магнитного потока двигателя.

Электродвигатели переменного тока совместно с управляемыми преобразователями представляют собой сложные многосвязные не­линейные объекты управления. Полное математическое описание таких объектов оказывается довольно громоздким и неприменимым для инженерных методов синтеза систем управления. Вместе с тем в практике построения систем электроприводов, включая и АСУ ЭП переменного тока, получили распространение простые приемы син­теза систем управления, основанные на принципах подчиненного управления и на использовании унифицированных настроек кон­туров регулирования, входящих в систему управления. Использо­вание этих приемов позволяет не только просто выполнить синтез систем управления, но и создает обоснованную возможность упро­щения математического описания электроприводов переменного тока, в частности возможность пренебрежения взаимосвязью ряда координат и параметров электроприводов.

Основная сложность при создании АСУ ЭП переменного тока заключается в создании независимого управления электромагнит­ным моментом и потоком двигателя. Если это удается выполнить, то АСУ ЭП переменного тока с обратными связями по скорости или по положению выполняются точно так же, как и АСУ ЭП постоянного тока, включая и способы управления пусковыми и тормозными режимами.

При синтезе взаимосвязанных систем управления используются два основных приема, обеспечивающих автономность (независи­мость) контуров регулирования: а) использование различного рода дополнительных компенсационных связей между локальными контурами регулирования; б) разделение локальных контуров регулирования по быстродействию. Оба этих приема используются при выполнении АСУ ЭП переменного тока, и это дает основание уже на стадии формирования математической модели электропривода делать ряд упрощений.

2. Статические характеристики разомкнутой системы тпч-ад.

   1. Система скалярного управления частотным электроприводом.

Рис. 1. Обобщенная структурная схема частотно-регулируемого электродвигателя, где ЗИ – задатчик интенсивности, ПЧ – преобразователь частоты, ФП – функциональный построитель, xf, xu – управляющие сигналы в каналах управления частотой и напряжением, АД – асинхронный двигатель.

В настоящее время системы скалярного управления применяют в приводах с ограниченным диапазоном регулирования, работа которых происходит в основном в установившемся режиме.

Для ограничения изменения скорости управления сигнала используют задатчик интенсивности. В связи с невысокими требованиями системы как правило работают без обратной связи (разомкнутая система).

Получим механическую характеристику ТПЧ-АД n=f(M) при U_стi=const, f_стi=const. Известно, что критический момент выражается:

Где f_* - относительная частота.

Рис. 2. Механические характеристики ТПЧ-АД.

Коэффициент допустимой перегрузки:

С помощью уравнений (1) и (2) получаем основной закон частотного регулирования:

Отсюда получаем следующие варианты частотного регулирования:

1. При постоянстве перегрузочной способности, т.е. кратности критического момента к моменту статической нагрузки, для любой из регулировочных механических характеристик:

Т.е. при постоянстве момента статической нагрузки напряжение источника питания должно изменяться пропорционально его частоте .

2. При постоянстве мощности

т.е. при постоянстве мощности статической нагрузки напряжение источника питания должно изменяться пропорционально корню квадратному из значения частоты.

3. При вентиляторной нагрузке

т.е. при вентиляторной нагрузке напряжение источника питания должно изменяться пропорционально квадрату значения частоты.