Построение структурной динамической схемы и синтез регуляторов

На основании разработанной функциональной схемы и передаточных функций звеньев СЭП построю динамическую структурную схему (ДСС) системы, обозначая на ней соответствующие функциональные звенья и переменные (регулируемые) параметры.

Рисунок 6 Динамическая структурная схема САР.

При преобразовании исходной структурной схемы можно пренебречь внутренней отрицательной обратной связью по ЭДС двигателя т. к. изменение ЭДС тиристорного преобразователя на много больше ЭДС двигателя ()

В системах подчиненного регулирования оптимизация контуров обычно выполняется в соответствии со стандартными настройками с учетом условий работы СЭП и соотношения параметров объекта управления.

В САР скорости контур тока чаще всего настраивается на наибольшее быстродействие оптимум по модулю (ОМ), а контур скорости на симметричный оптимум (СО). Определим параметры ПИ-регулятора тока по формулам

; с

где - суммарная малая постоянная времени контура тока.

Передаточная функция разомкнутого контура тока:

Передаточная функция замкнутого контура тока:

так как q < 0,5 то надо применить вторую ступень оптимизации, то есть применим активный фильтр.

; с

где - частота упругих колебаний механической системы (= 110 );

- коэффициент демпфирования упругих колебаний (= 0,05).

;

с^-1

Для подавления упругих колебаний в механической системе, вводим в САУ дополнительное средство последовательной коррекции на активном режекторном фильтре (АРФ) с передаточной функцией:

где =1; = 0,5…1 - обеспечивает в большинстве случаев удовлетворительную динамику СЭП при управляющем Uзс и возмущающем Мс воздействиях.

После синтеза регуляторов определяем статическую ошибку Днсз замкнутой СЭП на верхней и нижней скоростях и строим соответствующую механическую характеристику (рисунок 7).

Для нашей двухкратноинтегрирующей системы с ПИ-РС:

где - коэффициент усиления регулятора скорости в статике (= 10000).

- изменение статического момента на валу двигателя:

Нм

- значение скорости в рабочей точке

· на нижней скорости при

· на верхней скорости

Рисунок 7 Механические характеристики двигателя после синтеза регуляторов, т.е. в замкнутой системе.

При синтезе СЭП с двухзонным регулирование скорости, необходимо также оптимизировать процессы в цепи возбуждения ДПТ, с этой целью определяем основные параметры контура тока возбуждения двигателя:

Постоянная времени возбуждения двигателя

где - постоянная времени контура тока возбуждения;

- коэффициент рассеивания потока двигателя, учитывающий наличие потоков рассеивания (= 1,15..1,25) выберу =1,2;

- коэффициент намагничивания.

где Вб - номинальный поток возбуждения;

- число витков обмотки возбуждения;

- номинальный ток обмотки возбуждения.

Для того чтобы найти коэффициент намагничивания необходимо построить типовую кривую намагничивания ДПТ.

Рисунок 8 Кривая намагничивания двигателя постоянного тока.

Из графика видно, что = 6044 А•В;

= 0,02

Номинальный ток обмотки возбуждения

Исходя из условий: , выберу тиристорный возбудитель.

В, А

Исходя из требований получаем: Тиристорный возбудитель типа КТЭУ 10/220

Тип преобразователя

Напряжение

, В

Ток номинальный

I, А

Ток максимальный

I, А

КПД

КТЭУ 10/220

220

Уравнение характеристики СУТП:

Максимальный ток - ток, при котором допускается работа агрегата в повторно- кратковременном режиме в течение 15 с. со времени цикла 10 мин при условии, что среднеквадратичное значение тока не превышает номинального значения. Управление реверсивным тиристорным агрегатом - раздельное. Силовая часть преобразователя построена по трехфазной мостовой схеме выпрямления. Агрегаты с номинальным напряжением 220 В предназначены для подключения к сети с линейным напряжением 380 В через силовой трансформатор, вторичное напряжение которого равно 220…230 .

Расчет активного сопротивления обмотки возбуждения двигателя при температуре 150 ⁰С.

Ом

Эквивалентная постоянная времени возбуждения двигателя

= +

где

Коэффициент обратной связи по току возбуждения

где - напряжение ограничения регулятора ЭДС (для УБСР-АИ В).

При оптимизации процессов в цепи возбуждения двигателя контуры тока возбуждения и ЭДС, чаще всего настраиваются на оптимум по модулю (ОМ). При этом параметры ПИ-регулятора тока возбуждения определяются формулами: