Синтез и моделирование системы автоматического регулирования электропривода питательного насоса котла

Передаточная функция его регулятора будет иметь вид: (2.23)где Wpψ–передаточная функция потокосцепления;Tuψ−постоянная времени интегрирования контура регулирования потокосцепления ротора.Коэффициент цепи обратной связи контура регулирования потокосцепления ротора асинхронного двигателя рассчитывается по формуле:(2.24)где Koψ−коэффициент цепи обратной связи контура регулирования потокосцепления ротора;Uoψ− напряжение обратной связи по потокосцеплению, В.Постоянная времени интегрирования контура регулирования потокосцепления ротора асинхронного двигателя определится по формуле:(2.25)где Tuψ−постоянная времени интегрирования контура регулирования потокосцепления ротора.Подставляя значения в (2.23), получим: При формировании передаточной функции регулятора скорости следует учитывать то, что регулятор скорости должен гарантировать компенсацию влияния узла произведения при возникновении электромагнитного момента асинхронного двигателя. При данных условиях передаточная функция регулятора скорости будет иметь следующий вид:(2.26)(2.27)где Wpc(р) – передаточная функция регулятора скорости;JΣ−суммарный момент инерции электропривода, кгм2;Кос − коэффициент обратной связи по скорости.(2.28)где Uoc–напряжение обратной связи по скорости;wmax–угловая скорость, рад./с.В итоге функция регулятора скорости будет иметь вид:Все параметры регуляторов и силовой части привода были определены. 2.5 Анализ динамических процессовПроизведённые расчёты необходимо подтвердить проведением анализа динамических процессов скорости и момента. Для получения указанных переходных процессов воспользуемся программным обеспечениемMATLABSimulink. Данный программный продукт позволяет в удобной форме построить математическую модель рассматриваемого механизма. Математическая модель САР представлена на рисунке 2.1. Рисунок 2.1 – Математическая модель САР насосаПредставленная модель включает в себя внешние контуры скорости, потокосцепления и внутренние контуры тока. В процессе построения модели были рассчитаны и получены параметры преобразователя частоты, асинхронного двигателя и регуляторов тока, скорости и потокосцепления. В качестве сигнала задания скорости использовался элемент SignalBuilder. Сигнал задания представлен на рисунке 2.2. Рисунок 2.2 – Сигнал заданияНа рисунке 2.3 представлены переходные процессы момента и скорости разработанной системы автоматического регулирования. М, НмW, рад/сРисунок 2.3 – Переходный процесс скорости и момента разработанной САРПроизведем "наброс нагрузки", т.е. подадим момент сопротивления (блок Step на рисунке 2.1) в момент времени 7 с. График переходного процесса скорости и момента для этого случая показан на рисунке 2.4. Рисунок 2.4 – Переходный процесс скорости и момента разработанной САР при набросе нагрузкиУвеличенный момент времени наброса нагрузки рассмотрен на рисунке 2.5. Рисунок 2.5 – Переходный процесс скорости и момента разработанной САР при набросе нагрузки (увеличенный)Из рисунков 2.3–2.5 следует, что представленные графики переходных процессов позволяют отработать заданные параметры работы насоса, т.е. осуществляется выход на номинальную скорость работы (около 314 рад/с), переходный процесс плавный без существенного перерегулирования, время разгона составляет 1 с. При набросе момента нагрузки электропривод практически не отклоняется от заданной скорости. Следовательно, проведенный расчёт параметров и моделирование САР электропривода насоса в MatlabSimulink было выполнено верно. ЗаключениеВ качестве системы автоматизированного электропривода в данной работе была выбрана система на основе векторного преобразователя частоты. Именно с ее помощью может решить задачи поддержания заданной скорости и момента. Расчёт математической модели проводится на базе известных параметров двигателя. Расчёт может быть проведен вручную или средствами микропроцессора, встроенного в преобразователь частоты. Произведен расчет системы автоматического регулирования на базе системы векторных уравнений, описывающих взаимодействие двигателя и преобразователя частоты. Полученные графики переходных процессов скорости и момента в САР, позволяют заключить о правильности проведенного расчета параметров регуляторов тока, скорости и потокосцепления. Проведенный расчёт параметров и моделирование САР электропривода насоса в MatlabSimulink было выполнено верно, что подтверждается соответсвующими графиками скорости и момента. Список использованных источниковСоколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: учебник для студ. высш. учеб.заведений. – М.: Издательский центр «Академия», 2010. 272 с.ЛукинА.Н. Системы автоматизированного электропривода с векторным управлением асинхронных двигателей.. – Магнитогорск: МГТУ, 2012. 50 с.Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока:методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов. ⎯ Иваново, 2010. 298 с.Каган А.В. Математическое моделирование в электромеханике: письменные лекции. − СПБ.: СЗТУ, 2002. 73 с.Моделирование систем электропривода в Simulink (Matlab 7.0.1): учебное пособие / под ред. В.Б. Терёхина. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. 292 с.Приложение АСтруктурная схема системы автоматизированного электропривода