автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка и исследование электропривода постоянного тока с обратной связью по ЭДС

Еа правах рукописи

со

ХА35М. Ребер

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОБАШЕ ЭЛЕ-ИРОПИ'ЛОДА ГОСТС-ТЕЮГО ТОКА С ОБРАТНОЙ СБЯ2Ш ПО ЭДС

Сгшциальпость: 05.09.03 - Элекгротвгкпескго ксяяиексц и система, вклшая пх управ;.-зпие и регулирование

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой Степана' кандидата теягачоских тук

Санкт-Петербург - 1995

Габона шшвеаа в Могшввскои ыашшострсзтбльнса кзстатуге Кзучшй руководитель -

кандидат технических наук, дсдеит Леневский Г.С. Офидиадьныэ оппоненты:

доктор технических наук, профессор Козярук А.Е. кандидат технических наук, доцент Сергеев Э.В.

Ведущая организация - Санкт-Петербургский государственный технический университет

Защита диссертации состоится 1995г. в

б |53"'чао. на заседании диссертационного Совета К 063.36.03 Санкт-Патербургского государственного электротехнического университета ш. В.И. Ульянова (Ленина) по адресу:. 197376, Санкт-Петербург, ул. Прсф. Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослг^ 1995г.

Ученый секретарь диссертационного Совета

Балабух А.И.

ОВЩДл ШШШЗХаШ. РЛЗОТИ

Актуальность проблемы. На современном этапе, характеризующемся приоритетам развитием нагшюотроошя и автоматизации производства, роль автоматизированного ЭЛЗКТрОПрЕВОДЗ (ОП) исключительно велика. ¡ЭДюктивноэ рексита задач автскэ лиации технологических процессов, прпбороз и мапин в различных отраслях техники сопрялзно с разработкой и внедрением универсальна: систол: электроприводов. Этому способствуют не только достижения з области теории ЭП, ко и, в значительной мере, создание нэв^гх технических средств автоматизированных электроприводов, и, главным образом, силовых преобразователей и устройств управления - вычислителей, датчиков, изкорптз-лей и функциональных устройств. Сссбуа актуальность эти вопроси приобретают сегодня, когда рзшаются задачи повкзенпя технического уровня приборов и средств автоматизации на основе электроники.

Совершенствование технологических процессов ео многих областях техники, в особенности, при разработке, испытаниях и эксплуатации замкнутых систем электроприводов постоянного тока, а «иаэ развитие отраслей техники выдвигает на первый план ряд технических задач, решение катарах сопряжено с разработкой регулируемых электроприводов, обеспечивающих стабилизацию частот вращения с требуемой точностью в широкой диапазона и более ецсоккд качество!! динамических характеристик. Особый пнтбрес при этом представляет класс электроприводов постоянного тока с обратиой связьв по ЭДС электродвигателя, причем применение современных электрощит . комплектующих для построения вычислителей ЭДС позволяет аффективно решить задачи по улучшению статических и динамических харахторис-тик электроприводов.данного масса. Поэтому диссертационная работа посвящена разработке и исследованию электропривода постоянного тока с обратной связью по ЭДС электродвигателя, обладающего улуч-пепшая'статичоскЕкя и динамическими характеристика-га за счет применения специальна вычислителей ЭДС.

Цель работы. Целью диссертационной работ является разработка и исследование электропривода постоянного тока с обратной связью по ЗДС электродвигателя, обладавшего улучееппаш стагичагасгя! и динамическими характеристиками за счет применения еяециалша ш-чпслшзлей ЭДС (ВЭДС).

Метода исследования. При решении поставленных в диссертации

г.т-дзз применялись аналитические катоды анализа и синтеза систем автоматического регулирования к их основных алег.энтов, вяшьзсва-ш средства интегрального и дпфЗвротшдального" исчисления, метода структурного моделирования па ПЗШ. Разработка принципов псстроо-шя ЭП с обратной связыз но ЭДС электродвигателя и его элсконтов проведена на основа обзора и шшиза тонических требований, хтро-дояалябких к ЗП такого класса, обзора и критической оценки известии* регеннй, ыиотаа сшгаозировзвиг алгоритак® работа. Тсоретэтос-кгв полокешя и технические решения проверены акспзр:с.:енгалыю с нсиояьзовапаом ыетсдов математического моделирования, а сскхв в процесса натурных испигашй опытного образца электропривода.

Научная новизна заключается в слсдуще-м:

- обосновала цела сообразность прикяюння дасхрогко-аЕалогоиа вшвкшталой (ДАВ) ЗДС, заиошшвдео устройство Ш) которых управляется точно формзруекой координатой производной тока сюра электродвигателя.

- предложен способ регулирования частот вращения олзктродаа-гателя постоянного тока с вентшильы преобразователе:.: (ЕП);

- получены математические соотношения для расчета ожбок, формпрусьзх. кюфвтво-аналоговаш и цифра-аналогозДгЫ кгшелк&лк-ми ОДС, работающими в составе систем ЗП с обратной связью по 'ЭДС;

- разработана структурные схемы математических моделей основных узлов ЭП с обратной связью по ЭДС дал исследования вшщ&пле-лэй ЗДС и оамкнутцх систем ЭП, построенных на их основе;

- последовала статические л диЕаьичзскне характеристики вычислителей ЭДС к оешш?гоч сдс:зк ЭП, аострзшшх на их основа;

- выполнена оц'..:....^, структуры ДАВ ЗДС и электропривода, .—лляицая расширить диапазон регулирования н улучшить качество

регулирования в переходных процессах.

Практическая ценность работы состоит б слзду^дзм:

- разработан влектропрквод с ДАВ ЭДС, обеспечивающий высокую точность формирования выходной координаты;

- разработана инженерная методика, позволяющая выполнить расчет параметров элементов настройки функциональных узлов, входящих в структуру ВЭДС, а такие замкнутого ЭП в целом;

- предложена методика испытаний опытного образца ЭП с обратной связью по ЭДС электродвигателя;

- е результате выполненной -оптимизации достигнуто увеличение

даспагеза регулирования прдоовсшя-о юирспрт.одо о обратдаа связь» по ЭДС элэетродвигаздш в 2 раза ш откжэш» к 1грс?ггаиш1-ео шлускааиим SÜ тала 1ЛЧ, ЗС7-2, ЛСЯ.

Ре элиза-ля розультатов работа. Гсзукьтазп •песяэдоЕйпп ito-пользовачн пря разработка огячянго образца БП пастодлйого ?с::л па база электродоЕгателя ШМ-33 для ¿П "Мсготэ::а': i>. йолвкеа.

Апробация работы. Оспокшо кагжве водашшет и рэзу.:ьтатц работа дождазш: из республиканской взучЕО-тгхвятасвоа копфэрэвш! "Дзтсмзтизирссап-й элззмропргвзд ярсшялзвша уагарое«.*" (г. Квпсг:, 1994); республиканской научна-тознетеоксй хойЗвреяцпя "Испольгоигказ ЭВМ в учебном процесса и паутах иослэгспоштяг." (г.Гомоль, 1995); на научт-тззазтаскос ксяфгрзЕдах 2 сйхьгрк: iipotTo ссорско-преподавателъского ооотлга ¡."огалеьокого каслпоотрск-тслыюго ластстута (Иокдав, 1591-1995).

Публикация. По результатам работы спублшгавзга восемь пзчат-:■!!:<. работ, in них 1 статья, 1 натопи Российской Оздгртри, 1 дзпо-¡юроьспиая рукопись статьи, 5 тэансов докладов.

Структура и обто;,; работ. Д-'осертацпоилая работа cooccai из введения, четврэх глав с шеодег-а, здкягхо:этя, списка литоратуры, шоючеадаго 52 нашшзвевия, а 15 прзззззкйи Ссяошая честь работы изложена на 134 страницах иашшелшеного текста. Работа еодэр-епт 142 рисунка, 7 таблиц.

КРАТКОЕ ССД2КЦНЮЗ FASOTU

Во Езздодш обоснована актуальность, сфорйуллрова^г цель а основные задачи диссертации, гк казака et каучлая, к практическая ценность, дана информация по структура, апробациям, яуйлисшш я практическому исполвзовашш результатов днссертацжинсй работп.

В первой главе вшкшета анализ пртшагов построения и сас-теыатизация пзеостшх внчислатолзй ЭДС и вентильная ЭП постоянного тока, вйподйэшзк на uz сспова, в результата которого предложены путл гошэвния качвстЕвиих гоказатзлай поопэдешс. В частности, рассхяфсвы получившие распространенна в практика эдзктропрз-шеда снстеш управления на основа аналоговых, доскрэтно-аналсгокп. я ш:;"ро-апалоговнх вцчнелптэлей: ЭДС. Способы вычисления спглзлз, тропорцтюналыюго ЭДС электродвигателя, таетх систем ЗП осаоваан -ia различных истодах репешш уравнений электрического равновесия

?1о:-урадвагатсля и уравнения движения влектропрявода.

Систематизация вычислителей ЭДС и построенных на их основе -^млцчш. систем ЭД постоянного тока с ВП выполнена на базе предложенной обобщенной структуры, представленной на рис.1. Согласно предложенной структуры и методов решения определены возможные процедуры вычисления сигнала обратной связи по ЭДС электродвигателя и формирования каналов обратных связой в целом.

С1'ЗП - система управления электропривода; . СЧЗП - силовая часть электропривода; СОИ - система обработки информации; Д - датчики; ОУ - объект управления; Х1=Са1, 01); Хг=Шз1,и, аЛ/аГ); Хз=СКн * Кт-1±, Кпр-сН/сК); Х4=СХз,Т1о.с.в.) ш- угол управления тиристором ВП; 01- дискретность ЕП; Кн, Кг, Кпр - нормирующие коэффициенты соответственно по напряжении, току и производной тока; ио.о.э. - сигнал обратной связи по ЭДС электродвигателя.

Рис.1. Обобщенная структура электропривода

Для аналоговых вычислителей ЭДС выявлено четырз возмо^ых процедуры ыгг-слопия сигнала в соответствии с рассмотренными способа:-:;:. Для первой и второй процедур выполняется измерение нанря-агхя на якоро электг .гзлгэтола и токо якоря с последуздш вычис-• среднего за. . .-•.«! сиглала, пропорционального ЭДС электро-/л^акля. Для третьей процедуры дополнительно выполняется измерение сигнала, пропорционального производной тока якоря электродвигателя, п вычисляется мгновенные впачония сигнала, пропорционального ЕДС электродвигателя. Для четвертой процедуры характерна,! является наличие в структуре вычислителя функциональных преобразо-ыгкязй, которые представляют собой математическую модель электродвигателя. Вычислители ЭДС, построенные в соответствии с первой и рторой процедурами вычисления сигнала, просты в аппаратной реали-згц:.":., но облагают значительной инерционностью и достаточно высо-

ким уровнем пульсаций из',даого капряшгш. Еггаслизлг ЭДС, построенные в соответствии с третьей н четвертой процедурах: вычисления сигнала, обеспечивают псвияеннуа точность, кинжальную инерционность, однако сложны з аппаратной реализация п пастройко.

Показано, что практически вез дискретно-аналоговые и цифрэ-аналоговые вычислители ЭДС основаны на способа вычисления сигнала, пропорвдолакьаого ЗДО электродвигателя, в момент времени, осотззт-ствукднй максимальному значении тока якоря, с последующи хранением информации до очередного интервала проводимости ВН. При этом воля-зам оавбки выходного сигнала ДАВ, фякецрущях мгношшне :па-ченил координат, существенно зависит от врзмеш записи информации в ЗУ п угла управления ВП. Указанные недостатки в опредолегшой степени устранены в ДАВ ЭДС, фиксирующих средние значения вычис-лзнного сигнала, однако, при атом они обладают инерционностью как и аналоговые вычислители. Каибольшуа точность формирования сигнала, пропорционального ЗДС электродвигателя, обеспечивают ци&ро-аналоговые вычислители, однако, они елоэтиг в аппаратной реализации с требуют увелкчэзйя количества кешрожрурии; коотдашт.

По результатам анализа сделан вывод, что по критерии,; точности вычисления выходного сигнала, слокносга реализации и настройки з вентильных ЭП постоянного тока с иог?цщокш;и диапазоном регулирования наиболзе целесообразно применение ДАВ ЭДС. Показано, что гвеличенпе точности работы ДАВ ЗДО возможно путем разработки енсо-гаточных датчиков производной тока и спе ода литых способов ко:,стен-:ацда ошибок в процессе вычисления выходного сигнала ДАВ.

Выполнен анализ вентильных ЗП постоянного тока с вычислите-:яш ЭДС по критерия1.1: точности формирования выходного сигнала в татических и динамических режимах; возмонности получения заданных сказателей качества регулирования в переходах рептмах; слоягасти ппаратной реализации и настройки. Анализ вариантов енполквн на ровне структурных схем ЭП и их математического описания в сравттп-эльной оценке с базовой структурой ЗП, в качестзе которой принята груктура замкнутого ЭП, система управления которого выполнена по эинщщу подчиненного регулирования координат с обратной связью по да, формируемой непосредственно из канала обратной связи но ЗДС гектродвигателя. Структурные схемы анализируемых ЭП преобразованы виду структурной схемы базового варианта тагам образом, что-при : адекватности канал обратной связи по ЭДС представлен апериоди-

посшл звеном изргаго порядка» «зотошвя времени которого сост-ко'хствуот ковкрсташу вичдсланш) ЭДС.

Получону катсиатнчэсшю аиравопвя для оценки стагячосной гоч-ШС2П н Систролойохыш сюкш Olí с оиздогошка и ДАВ здс. Результата анализа паккктзк«, чго-наабоадасй статической точаос-ша и бистродоЕстнном обладав? ската,ы за с ДлВ ЭДС, рабогсвгрз« по «гновопшга зпачетап координат.

Виполнена постановка осповних задач диссертационно!! работы к определена методика нссяедозаняя СИ постоянного тока с ЬЭДЗ.

Во второй главе лредг.сзс.а способ регулароззаал rectore временил айокуродаигателя постоянного тока, согласно которому кзкэрешю ЭДС бшшпязтся па штсризла крово,~цаосги еп с момента uspacratna iraca якоря до шазвта мзргхода пркшодаой тока якоря через нулевое значаще с фахс8цкей полученного результата до поеждоац&го интервала ироЕодаггостн, что позволяет узедичшеь время зспяои ш-фйршщх£ в дав и, в кошчада очетс, пешеагь точнооть работа пос-дздаего, а тшш) замкнутого Эй б цзлом. Для рзавпзоцпи пргдгок^н-кого способа нсоолодио ньгаровда вгшразнш не зазккз*. якоря электродвигателя, тона якэра с его правзБОДдой. Шпксжзнко сигнала, пропорционального ЗДС влск1рода2гагсаа, вшюякезся путем сум-наровашт с трзбуомел.ш xoEí&sawsiríCizi вапряазвия на якорз алоктро-дякгатоля л тока якоря на пае представленной интервале провэда-косш. функциональная схема замкнутого ЗП для продяйзйшюго способа и структурная схема ЗУ ДАВ представлена на рис.2, рис.3 соответственно.. ЕУ представляет собой двухканалънуы систему устройства шборка-хранэнпя (УЕХ) спфоркщгах, выполненную на элементах 1,..8 (С, 4, б, в - управлявшие клотк), и цифровую систему управления на элементах Э...17.

Для последующей опхшлиацш: структуры и параметров ДАВ по предложенному способу получена математические внракенкл для расчета опибок, формируемых даскротно-аналоговыиа. п цп^ро-анэлоговпш

бнчислптоляки эдо.

Абсолютная ошибка, вызываемая значением врзменк нарастания мгновенного тока якоря, хсоторое меньше реального времени, необходимого для записи информации в УЕХ, рассчитывается по внра'лоншш:

Ato - uaj-üa'Siní'Sr.i + а) - Кг.{шЫе'"1:з/Тз - с'*'^3), (П

! - регулятор ЗДО; 2 - регулятор тска; 3 - 0;®У; 4 - зэнткльннй преобразователь; 5 - воздуаная иатупка иядуктивнроти; С - токошй шунт; 7 - электродвигатель; 8 - дагшк тока; 9 - дагвгк ьрзмоки перехода производной тока через кулевое значило; 10 датчик тгап-рг.ко;з!л; 11 - сумматор; 12 - ЗУ; 13 - логический блок.

Гис.2. Функциональная' схема Г;ТТ постоянного тскэ

■■ ¡:p Ки - коэффициент датчика напряжения; Uia - амплитудное знача-шгс пспряюппя; а - угол открытия тиристоров; tm - время перехода производной тока якоря через нулевое значение; t3 « 4-Тз - время записи информации в УВХ; Тз = Ни-С - постоянная времени УВХ в режима записи информации; Rk - сопротивление открытого состояния ключа; ím - максимальное значение тока якоря. Расчет еоличина tm производится по выражению (2), полученному аналитически:

U = arotf;Cctf;(a + 7' - tpk)I (2)

(i)

где 7' - угол коммутации; фк « arctg —¿b-; I - суммарная индуктивность контура.

При наличии прерывистого тока в цепи нагрузки, 7'=0, выразке-киз (2) принимает слодущий вид:

t,a « arct^Cct3;(ü - фкН

кз выражения (1) слздует, что для исключения ошибки ВЭДС, формируемой УВХ, необхода,ю выполнение условия:

trn ta « 4'Та (4)

Согласно выражениям (2) и (4) получено вцраяепсо для расчета продельного угла управления вентилями при заданном значении постоянной времени УВХ в режиме запаси:

Ornas = arCtg[tg(0)-4.Tú)] + фк (5)

Абсолютная оь.^-.а, взываемая интенсивностью изменения гэпря-.»■.лшя гпггаэдей сети при больших, углах управления, рассчитывается по БУразении:

ДШ.В. - - EH.£/F-Um-CSín«i)t + а) - а*] - m-í - Lt^J--.g-t/Тз + e-t/T3 1

где а* - l\!l/(/~1 -üie) - коэффициент оякдошз ишраБОвай, рашй

падению напряксния в взптшю, отнесенного к ашлитуде фазового копрякотгая вентильной обмотки трансформатора; г л, 1л - соответственно активное сопротивление и индуктивность ЕП.

Абсолютная ошибка, формируемая ПОДО при работе УВХ в рошло храпения информации, рассчитывается по выражению:

Д1Ь = Исиаа-<1 - (7)

где истах - папрякепиб па хкщденсаторе з момент времени прекращения записи информации; Т* = С'Пбх - постоянная времени УВХ в ро-;же хранения информации; Пнх - входное сопротивление повторителя УГ.Х; и - тУ(ы-Н5)-гт - время хранения информация в УВХ, соответствующее дискретности вентильного преобразователя п времена запася информации в УВХ.

Проведенный анализ показывает, что кошенсация ошибок, представленных выракениями (1) и (6), может быть достигнута нридане-шюм обратных связей в УЕХ ЕЭДС, а для практически полного псклгь чеш!я ошибок, формируемых ДАВ ЭДС и вентильным ЭП с обратной связью по ЭДС, предложен способ регулирования частота вращения электродвигателя постоянного тока, функциональная схема которого представлена на рис.4. Согласно данной функциональной схема з структуру вычислителя, дополнительно веодон аналоговый капал фазирования сигнала, прсч,орцгюнглшого 'производной гока якоря электродвигателя, и высокочастотный фильтр, сСоспечлззнзй фильтрация бы-сокочастотпого сигнала, вызываемого коммутацией тока нагрузки па коллекторе электродвигателя.

Предложена структура замкнутого ЭП постоянного тока с обратной связью по ЭДС электродвигателя, характерной особенностью которой является введение отрицательной обратной связи по производной среднего тока якоря па вход регулятора ЭДС, что позволяет упростить ипиензрнув методику расчета л настройку реальных ОП постоянного тока с подчиненным регулированием ксордшгзт.

Для расчета параметров прздапеяней структура ЭП разработана методика, которая имеет слодунда отлячителыт процедуры: уменьшается постоянная времени регулятора ЭДС Грог относительно расчетной для пеходвой спстеш; определяется веянии периода кодабгнЕЗ быходгнсЗ координаты ЗП То базовой снстег.я по нпразгниэ (в):

Го = /Трзг'ТЦЗ + Кб. с. н. т., (8)

•/'и 1'ца - сумма малых постоянных. врс:,гпи контура регулярозшшя ЗДС; Ко.с.п.т. - прпводешшй козИздшшт обратной связи но производной тока якоря, который определяется по вщжшт (9); определяется когф&шшит обратной связи по произьодиой тока якоря Ко.с.п.т. по выраь'опшо (10). При атом определен диапазон изменения величины Ко.с.п.т., в котором обеспечиваются оптндальнпо показатели качества регулирования.

Тцз. (4Т[ЛЗ +1) (1 - /1Г-с)

(91

Рис.4. Функциональная схема ЭП посуоШ'Ного тока

Ko.c.n.?. -----------------------------ПО)

■Tí!

где Ко.с.о. - кожЬГ.п:¡uciii' ■:>связи по ЭДС злоктродилптелл; О - каиструк'лшпая посмлапя вгактро53?1гз1еля; Jd - г;л-!.;ар'Ы1 момент in;cp:n-ji ОН; ^ - козфТг.тдзпт дегтйлрчвазшл кохЗакцг.

Процедура паскро&ся шах гжастах скст:ц ЗП г.с.г.льзт замену ишс.рапшх средств, что явзкйтся нропс^зстсоч

по отноас7;;;з к базовой системе ЗП.

В гостюй глагэ игдалюго исслодот/.'з итегтгглой ОДО и oil стоянного тока, ¿улюлленЕнз. на их основе, методом »т.тгмг.т'дчзз-ксго мзде-кгровгн-гл на П2БМ.

г-Уормуллронаш требования к ргзрзбатавздкл иотекзигаекгм ">-г/'.л?:'. егдгльит. устройств ОП, а так;::: рззрабоглп ¡л~тод.т.:а сбра--'пть; результатов катоиаипоского тдолпровоннг. га*тел;пел:> и

в ц"лом. Согласно ггрсдлзг.-.ониэЛ мпалпг.с для вичи-ал^еле;1. гассчптпзаотся величина относительной елм.бг.п для 4.з;г'!рзь?н;и';: OJIO электродвигателя.

Сзосаозон шбер прогрз' •: -rs-z средств для «srcwsvra-

Е0СЯ2ГО моделирования, в хачче-^з которого ьрпледгя.

рограмм DüTIQ. Разработаны структурна схсмл м^ззкгппчзо'С'л мо-а ссотвстзтпукдие им ттрогргяс.ьг д!,я основ::;;:-;: элементен и уз-зз моделируемых ЭЛ. Прл разргбоях струхЕ'рюг Зл'см иаткгютячы-HZ моделей пргкткчоскя полпостгю учитывалась. скецнЕпкз работы пзнчеекпх объектов на уровне матеисъ^гсского описания и алтернт-эв их работы. Обработка результатов моделирования шполлевз с по-эцьа программного обеспечения Super Cale.

Б качество объекта катсизтячвсксго моделирования выбчеп одне-азнна ЗП с пэдчшгзннш регулированием координат ко бз:<- П;>сй«»ет-ечной схемы управляемого вшхряжеля и пдектрздгаптзлд тана ХТ-33 Д: .6 кВг, Ua-220 В, с.н= 157 с"1). Ктезшическов моде-[рэва;:г:е ВЭДС плюлнялось в составе разяжпутой структуры ЗП. делирсванне выполнялось для однезошюго регулирования винодпей ординаты fte=eonst).

Уровень пульсаций шэддаого екгпала ВЗДС (для а<150°) при изиепви тока нагрузки от 0.051н до 21п прьктнчеекг не изменяется зоставляет что в 3.42 раза непьшз . чем для азелогошх

ÍC и в 1.33 раза меньше чем для известных ДАВ ЗДС.

Сравнительный анализ вычислителей ЭДС по величине относительной статической ошибки, выполняемый для фиксировании: значений Es>10 В и диапазона изменэпия угла управления а от 80е до 150°, показал, что относительная ошибка выходного сигнала для предложенного ЕЭДС практически имеет незначительпое отличие от ошибки, формируемой известны:,oi ДАВ ЭДС, и ее среднее значение составляет ЛЕвй=1.8, что является незначительной величиной относительно ВЭДС, работающих по средним значения:«!.

Разработаны структурные схемы замкнутых систем электроприводов с вычислители,и ЭДС, которые адекватны базовой структурной схоме ЭП. Такой подход позволяет упростить задачу сравнительного анализа исследуемых систем ЭП по основным показателям качества регулирования в статических и динамических режимах.

Анализ замкнутых систем ЭП внполнен в два этапа: 1) - сравнительный, анализ статических и динамических характеристик ЭП с исследуемыми вычислителями ЭДС; 2) - оптимизация структуры ЭП с вычислителями ЭДС.

Математическое моделирование выполнялось для двух режимов работы: ранима задания и режима стабилизации выходной координаты ЭП для минимального и максимального ее значений по диапазону регулирования (задакцэе воздействие UsmaxMO В; Usnin=0.1 В). В режиме задания исследованы процессы пуска ЭП, в регемз стабилизации -процессы наброса и сброса нагрузки. Для выполнения соответствия мевду математической и физической ' моделями ЭП при из=0.1 В, 1!з«10 В принято: Мс=1.5б Н-м в режиме пуска и сброса нагрузки; в ракше наброса нагрузки при Us=Q.1 В Мс=5.2 Н-м; при Из=10 В Ке«10.4 Н-м.

Выполнена -обработка результатов моделирования по критерия!«!: ой- величина перерегулирования; tp - время регулирования; Hp - количество периодов колебаний за время переходного процесса. Результаты моделирования замкнутых систем ЭП представлены в виде графиков и таблиц. Для режимов задания и стабилизации скорости при tfo=10 В для всех исследуемых систем ЭП результаты адекватны, однако система с аналоговым ВЭДС обладает повышенным уровнем пульсаций его выходного сигнала по отношению к системам ЭП с ДАВ ЭДС, а система с предложенным ВЭДС - повышенным уровнем колебательности при наброса и.сбросе нагрузки по отношению к системам ЗП с известными аналоговыми и ДАВ ЭДС. -

Оценка результатов модэлирозанга ЗП при СГэ-0.1 В показала, что гш одна из исследуемых замкнутых систем £П о вычислителя;,а ЭДО но обеспечивает задспгпШ дасназса регулирования 1:100, поскольку, как з разимо задания, ток и в роззгаэ стабилизации ко отрабатывают оадапцпх и возмуцакщк. воздействий из-за большого рассогласования мокду истшшпм сигналом ЭДС электродвигателя и сигналами, формируемыми вычислителями ЗДС,

Проведена ептдаизацяя прадлокенвого ВЭДС с шзгшшйм оСрат-ш связей в УВХ, что позволяло увеличить точность зашел информации па 1 0*1 5% при агаз.-1>1 40°.

Анализ результатов математического ::оде..тароваиия предложенного вычислителя в составе замкнутой система 2Я со отшвзнию к базовому варианту ЗП показал, что продлеяекная оигамиззцоя обеспечивает работу ЗП на ниггыем диапазоне регулирования с очень высокой то'глоатьа, которая, практически, не уступает точности базового ЗП.

В четвертой главе выполнено экспериментальное исследования разработанного ЭП постоянного тока с ДАВ ЭДС, состоящего из силовой части и четырех конструктивно' заверявшее блоков: блок ЕЗДС, блок управления (устройство управления), блок источника возбуздо-1Ш и источника латаная злемзктов систгш улраакзния, л блок ЕС -цепей, 3 силовую часть, виттолмгшуа по кзеигягеткгшеа схвмэ, зхо-ДЯТ ТИрИСТОрННЙ МОДУЛЬ МГ0-2-25-10, ДйОДаай МОДУЛЬ ¡Щ-25-10, Д1Т-чики тока а прей-—'згой тска лкера •}яггг?;о,,т*!Г£тгля. Связь эдаюч-тов силовой части с системой управления вкпо.'кана с лгоентзлъко с.?-сего вывод?., сформированного в тсчгл коммутации дегкков тока и производкей тока якоря электродвигателя.

На основании анализа ©ушащзшальнях узлов блока управления электропривода типа 5Ш2-1 практически баз яамзпаняя заимствовала для разработанного ЗП регулятор ЭДС, рзгуллтор тока, система чк-пульсно-фазового управления, потенник вообуэдевия электродвигателя и источник питания элементов систем управления.

Вычислитель ЗДС включает в сэбя слздупциэ устройства: $орма-рссатель сигнала, пропорциснальпого производной тока якоря; формз-рователь сигнала, пропорциснальпого напряжении на лкорз электро-даигателя; УВХ, выполненное в виде двух каналов с одинаковой структурой, и его дискретная система управления. Для гкепвримзн-тальных иссладований предложенных технических репеннй а основеых теоретических положений создал экспериментальный образец ЭП пос-

тоянпого тока с ДАВ ЗДС, конструкция которого позволяет организовать тробуемую структуру замкнутого ЭП, вклзчая структуры по разработанным способа;,?.

Предложена икг.скерная методика расчета параметров элементов к настройки фушсцгональЕхх узлов, входящих, в структуру вычислителя, а такие замкнутого ЭП в целом. Согласно данной методике. выполняются расчеты: коэффициентов обратных связей по ЗДС и току; параметров датчиков тока п производной тока якорл для заданного диапазона измекегия параметров narpysiai; кооффициеигов у оплатя формирователей сигналов, пропорциональна току и его производной; Жфиврутя коэффициентов сушатора сигналов; еккоотн конденсаторов УВХ о учетом параметров клачовнх элементов; коэффициентов делителей вепряшшю в канале обратной связи по ЗДО -и коойКювдюнта усиления усилителя в канале обратной связи по току ЭП.

Ваяолшкы экспериментальные исследовашгя замкнутых систем ЗП аналогично выполненным исследованиям на ПЗЕУ. Анализ результатов экспериментальных исследований показывает, что расчеты параметров элементов и настройки функциональных узлов системы угфавления ЗП, шкшюншо согласно разработанной методике, обладаю достаточной точность»; а показатели качества регулирования, полученные для росзиов задания и стабилизации скорости вращения исследуемых систем 011, практически сдокватш результатам математического моделирования.

Экспериментально установлено, что применение обратной связи по производной тока якоря в значительной степени упрощает настройку ЭП на заданные показатели качества регулирования.

В приложениях приведши структурное схош математических моделей, a TSKS0 соответствуйте ш программы для исследования вычистите лей ЭДС л замкнутых систем ЭП, построенных на их основе, схема электрическая принципиальная предложенного электропривода с ДАВ эде v. ого отдельных элементов. Приводится акт внодренкя.

ЗАК-ЕЮЧЕНШЗ

O'.îiiubirao • результаты работы состоят в следующем:

1. Обоснована целесообразность применения ддв ЗДС, ЗУ которых угаазллстся точьо формируемой коордяаатой производной тока якоря злзКтродЕигателя.

2. Предлагай способ регулирования частота вращения электродвигателя постоянного тока с вонотшаш преобразователе!.!, который позволяет обоспочать влсокуа томность формирования вгнадаой координаты.

3. Получены матекаягазскшз ссотксжепая для расчета сшбск, формируема: дпскретпа-аналогсвгпд! и 1щ£ро-ан&лагоЕ1£.:и внчисак:о.-»а-кк гда, рзботащвмг в составе скотом ЭП с обратной связью ло ЗДО.

•1. Вшюляна оптшязацтя структуры дав ЗДС и агеэтроарнкодз, ттозноляпцоя распнрить диапазон рогугнровзнвя в два раза по отно-nrvn :: прокишяшо выпускаемым ЭП типа еПУ-1, ЗПУ-2, 3X1, а танго удуылть качество регулирования и пзрвходенх процессах.

5. Разработаны структурные схем; ватзмажгсзских моделей ос-!'••• irrt узлов ел о обратной СВЯЗЬ» по ЗДО и соответствую^ Л1 ;:; .тркада» сродства для кеследсвы'чя как вычислителей ЗДС, так л :■:.•,;:;путих слетом, построениях на их основе.

6. КсследоЕаш статические п данамгетсю» харзктерктика выделителей ЗДС и электроприводов, пссероопныл на их оепсвэ.

Т. Разработана методика для выбора осноигг.т .тараметроз и зле--.ептсв ЗП с обратной сгязыз по ЗДО злактродънгзтелз.

т-хгшсш ш етз яшгтогда

1. Еочкарез Г.В., Хеши ?о5зр, ЛенепсхпП Г.С. Пр.хц'пта пост-о?-вяя замкнутых систем У2-ДШ! с огрзютеаЕ"! количеством коктро-пруемнх координат// Слгимпзация регг.згов работы счет?;:, здектрелри-одов.- Красноярск,'1992.- с.50-52.

2. Ленезский Г.С., Хапна Foöep Электропривод псетояи:ого тока лишенного быстродействия //Ученн: н сшщшястн народно:.:;' хозяй-гву области: Тэз. докл. областной паучн.-теш. кой). - !й;гилез, 593.- с.65.

3. Хеша Робер, Вочкзрев Г,В. Датчик тока н его прсдзводноД !я автоматизировавши. электроприводов постоянного тока // Ученые специалисты народно:,г/ хозяйству области: 7оз. докл. областной 1учн.-техн. конф. - Могилев, 1393.- с.127.

4-. Леневскшй Г.С., Хсзша Робер, Еочкарев Г.В. Оценка точнос-пзмерения ЗДС в вентильных, электроприводах постоянного тока / гилев, 1934. - 10 с. :пл. - Деп. в Еелжфзрмпрогноз 01.03.94, 19941 ОД.

5. Пат. 204653Т РЗ, Ш15 Н02Р 5/16. Способ регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока с вентильным преобразователем/ Ханна Робэр, Г.В. Бочкарев, Г.С. Леневский.-11° 5040905/07; Заявлено 5.05.52; Опубл. 20.10.95, Бал. 29.5 е.: пл.

6. Бочкарев Г.В., Ханна Робер, Леневский Г.С. Ушфщированный электропривод с ограниченным контролем внешних координат для общепромышленных механизмов и машин// Проблемы качества и надегкости машин: Тез. докл. респ. научн.-техп. конф.- Могилев, 1394.- с.142.

7. Леневский Г.С., Ханна Робер, Бочкарев Г.В. Вентильный электропривод постоянного тока общепромышленного назначения// Автоматизированный электропривод промышленных установок: Тез. докл. респ. иаучп.-техн. конф. - Минск, 1994.- с.20.,

8. Использование ПЭВМ в учебном процессе и научных исследованиях при подготовке инженеров специальности "Электропривод н АПУ"/ Г.С. Леневский, Ханна Робор, Г.В. Бочкарзв п др. // Использование ГОШ в'учебном процессе и научных исследованиях: Тез. докл. респ. научн.- метод, конф. - Гомель, 1995.- с.45.

Подписано в печать Л О. //. У.5 Заказ Н 36~? • "йхрак 100 экз. Объем 1,0 усл. печ. л. Формат 60*84 1/16 Почать офсетная

Отпечатана на ротапринте 1ШИ. 212005, г. Могилев, ул. Ленина, ?0.