Исследование параметров управляющего устройства двухдвигательного электропривода переменного тока

Рассматривается алгоритм синтеза параметров управляющего устройства асинхронного электропривода с системой преобразователь частоты — асинхронный двигатель на ЭВМ.

Ключевые слова: асинхронный электропривод, преобразователь частоты, среда MATLAB, управляющее устройство, энергосберегающий электропривод, система управления

An algorithm of synthesis of parameters of the control device of asynchronous electric drive with frequency Converter — the asynchronous engine computer

Key words: Asynchronous electric drive, frequency Converter, MATLAB, control device, energy-saving electric drive, control system.

Пуск и торможение асинхронного электропривода переменного тока является одним из основных режимов работы асинхронного электропривода, в особенности для осуществления непрерывного технологического процесса многих производственных машин и установок. Плавный пуск и торможение асинхронного электропривода — одно из необходимых требований технологического процесса производственных машин [1,2,3]. При проектировании управляющего устройства возникает задача выбора его параметров, обеспечивающее плавный пуск движением электроприводом с системой преобразователь частоты — асинхронный двигатель (ПЧ — АД). Структурная схема двухдвигательного асинхронного электропривода с системой ПЧ — АД в среде MATLAB представлена на рисунке 1.

Как видно из рисунка 1, структурная схема состоит из двух идентичных однодвигательных асинхронных электроприводов, напряжения с датчиков скорости каждого двигателя суммируются (

Рис. 1. Структурная схема двухдвигательного асинхронного электропривода с системой ПЧ — АД

В свою очередь сигнал с суммирующего звена подается вход звена с коэффициентом связи , далее сигнал подается на вход суммирующего звена системы, где сравнивается с сигналом управления Управляющее устройство, на структурной схеме, представлено двумя интегрирующими звеньями с коэффициентами обратных связей и Структурная схема двухдвигательного асинхронного электропривода cоставлена на основе линеаризованной системы однодвигательного асинхронного электропривода [3]. Математическая модель управляющего устройства описывается следующими дифференциальными уравнениями:

, (1)

где — задающее воздействие на входе устройства управления, — управление системы. Численные значения параметров асинхронных двигателей и преобразователей частоты известны. Поэтому определению подлежат параметры управляющего устройства и , коэффициент связи и постоянные времени регулятора скорости (РС) . Указанные параметры должны быть рассчитаны таким образом, чтобы переходные процессы скоростей асинхронных двигателей с системой ПЧ — АД получались без перерегулирования и без колебаний, т. е. близкие к оптимальному процессу. Для решения задачи синтеза параметров регулятора скорости, коэффициента связи и параметров управляющего устройства, динамику замкнутого частотно — регулируемого двухдвигательного асинхронного электропривода представим следующей системой дифференциальных уравнений при :

(2)

где приращение скорости вращения двигателя;

приращение угловой скорости электромагнитного поля;

приращение напряжения на выходе регулятора скорости;

передаточный коэффициент преобразователя частоты (ПЧ);

постоянная времени цепи управления ПЧ;

эквивалентная электромагнитная постоянная времени цепи

статора и ротора АД;

электромеханическая постоянная времени двигателя;

постоянные времени регулятора скорости;

(3)

Структурная схема алгоритма [4] cинтеза параметров системы (3) приведена на рисунке 2.

Рис. 2. Алгоритм синтеза параметров

Процедура вычислений заключается в следующем:

– Вводятся исходные данные — величина шага по каждой переменной , вводится начальное приближение функции многих переменных , задаются случайные значения (с использованием датчика случайных величин) коэффициенты квадратичной формы функции ;

– Проверяется условие выполнения неравенства численного значения переменной ;

– Вычисляются частные производные квадратичной функции по каждой переменной ;

– Вычисляются численные значения правой части системы дифференциальных уравнений (3) ;

– Вычисляется минимум функции многих переменных методом сканирования, представляющая собой сумму функции Ляпунова и её полной производной ;

В случае невыполнения условия выводятся численные значения постоянных времени регулятора скорости , коэффициента связи и коэффициентов устройства управления .

При полученных численных значений выше указанных параметров системы осуществляется расчет кривых переходного процесса скорости по дифференциальным уравнениям методом Рунге — Кутта;

Для визуального наблюдения за качеством переходных процессов графики переходных процессов выводятся на экран дисплея.

Результаты расчетов, полученные при решении задачи синтеза параметров управляющего устройства и системы управления, приведены в таблице 1.

Таблица 1

Рис. 3. Кривые переходных процессов управления U(t) и скорости асинхронного двигателя w

Выводы

1. Разработана система управления двухдвигательным асинхронным электроприводом с системой «преобразователь частоты — асинхронный двигатель».
2. Разработана методика расчета параметров управляющего устройства и системы управления двухдвигательным асинхронным электроприводом.

Литература:

1. Браславский И. Я., Ишматов З. Ш., Поляков В. Н. Энергосберегающий асинхронный электропривод. — М.: Издательский центр «Академия», 2004, с. 134–136.
2. Розанов Ю. К., Соколова Е. М. Электронные устройства электромеханических систем. — М.: Издательский центр «Академия», 2004, с. 179–180.
3. Терехов В. Н., Осипов О. И. Системы управления электроприводов. — М.: Издательский центр «Академия», 2008, с. 190–198.
4. Сагитов П. И., Тергемес К. Т., Шадхин Ю. И. Параметрический синтез системы управления многодвигательного асинхронного электропривода //Вестник Алматинского университета энергетики и связи. — 2011. — № 2(13). с. 63–66.