Математическая модель силовой части электропривода

Главную цепь системы «тиристорный преобразователь – двигатель» можно представить в виде схемы замещения (рис.7). В главной цепи действуют ЭДС преобразователя E_d и ЭДС якоря двигателя Е_я. На схеме замещения показаны активные сопротивления якорной цепи двигателя R_я, сглаживающего реактора R_c, двух фаз трансформатора 2R_т, а также фиктивное сопротивление R_g, обусловленное коммутацией тиристоров. Кроме того, представлены индуктивности якорной цепи двигателя L_я, сглаживающего реактора L_c и двух фаз трансформатора 2L_т. Направления тока и ЭДС соответствуют двигательному режиму электропривода (см. рис.7).

Рис.7. Схема замещения главной цепи

От исходной схемы замещения переходим к эквивалентной схеме (рис.8), где все индуктивности объединяются в одну эквивалентную индуктивность L_э, а все активные сопротивления – в одно эквивалентное сопротивление R_э.

Рис.8. Эквивалентная схема замещения главной цепи

	в СУ				TV

Определим параметры силовой части в абсолютных (т.е. физических) единицах.

Фиктивное сопротивление преобразователя, обусловленное коммутацией тиристоров:

R_γ= .

Эквивалентное сопротивление главной цепи:

R_э=R_я +R_с +R_γ+2R_т =0,781+0+0,1+2∙0,252=1,38 Ом.

Эквивалентная индуктивность главной цепи:

L_э=L_я +L_с+2L_т=0,021+0+2∙0,33∙10⁻³ = 0,022 Гн.

Электромагнитная постоянная времени главной цепи:

.

Электромагнитная постоянная времени цепи якоря двигателя:

.

Коэффициент передачи преобразователя:

,

где U_{у max} – напряжение на входе системы импульсно-фазового управления тиристорного преобразователя (напряжение управления), при котором угол управления равен нулю и ЭДС преобразователя в режиме непрерывного тока максимальна. В проекте примем U_{у max}=10 В.

5.4 Выбор базисных величин системы относительных единиц

При рассмотрении модели силовой части электропривода как объекта управления параметры и переменные электропривода удобно перевести в систему относительных единиц. Переход к относительным единицам осуществляется по формуле:

,

где Y – значение в абсолютных (физических) единицах; Y_б – базисное значение (также в абсолютных единицах); y – значение в относительных единицах.

Принимаем следующие основные базисные величины силовой части электропривода:

§ базисное напряжение:

U_б = E_яN=199,7 В.

§ базисный ток:

I_б = I_яN=26А.

§ базисную скорость:

Ω_б = Ω_N=120,37 с^-1.

§ базисный момент:

М_б = M_N=43,14 Нм.

§ базисный магнитный поток:

сФ_б =сФ_N=1,66 Вб.

Базисный ток и базисное напряжение регулирующей части электропривода выбираются так, чтобы они были соизмеримы с реальными уровнями токов и напряжений в регулирующей части. В проекте рекомендуется принять:

§ базисное напряжение системы регулирования:

U_бр= 10 В.

§ базисный ток системы регулирования:

I_бр=0,5 мА.

Рассчитаем производные базисные величины:

§ базисное сопротивление для силовых цепей:

.

§ базисное сопротивление для системы регулирования:

.

Механическая постоянная времени электропривода зависит от суммарного момента инерции и принятых базисных значений скорости и момента:

.

5.5 Расчет параметров силовой части электропривода

в относительных единицах

На рис.9 показана структурная схема модели силовой части электропривода как объекта управления. Переменные модели выражены в относительных единицах. В модель входят следующие звенья:

§ тиристорный преобразователь (ТП) – пропорциональное звено с коэффициентом передачи k_п;

§ главная цепь (ГЦ) – апериодическое звено с электромагнитной постоянной времени Т_э и коэффициентом передачи, равным , т.е. эквивалентной проводимости главной цепи в относительных единицах;

§ механическая часть (МЧ) – интегрирующее звено с механической постоянной времени T_j;

§ звенья умножения на магнитный поток φ (поток рассматривается в модели как постоянный параметр).

Входные величины модели представляют собой управляющее воздействие u_у (сигнал управления на входе преобразователя) и возмущающее воздействие m_c (момент статического сопротивления на валу двигателя).

Переменными модели являются:

§ ЭДС преобразователя e_d;

§ ЭДС якоря двигателя e_я;

§ ток якоря двигателя i_я;

§ электромагнитный момент двигателя m;

§ угловая скорость двигателя ω.

Рис.9. Структурная схема объекта управления

Определим параметры электропривода в относительных единицах:

§ коэффициент передачи преобразователя:

.

§ эквивалентное сопротивление главной цепи:

.

§ сопротивление цепи якоря двигателя:

.

§ магнитный поток двигателя:

.

Дата добавления: 2015-08-09