Введение к работе
Актуальность темы. Одним из эффективных путей при создании массового регулируемого электропривода является применение систем "тиристорний преобразователь напряжения - асинхронный двигатель" (ТПН-АД), являющихся разновидностью электроприводов (ЭП) с параметрическим управлением. Переход к цифровому управлению открывает ряд новых возможностей для улучшения технико - экономических показателей указанных ЭП, из которых для изготовителей последних важны технологичность производства цифрового комплектного электропривода, снижение затрат на его наладку, высокая степень унификации и стандартизации систем управления; для потребителей - высокая надежность, точность, помехозащищенность, гибкость, удобство эксплуатации; для проектировщиков - снижение трудоемкости и уменьшение сроков проектирования.
Поэтому задача дальнейшей разработки цифровых систем управления скоростью АД с ТПН с целью расширения технических и функциональных возможностей таких ЭП несомненно является актуальной, тем более, что принятые в настоящее время методики проектирования и расчета не позволяют учесть все особенности указанных систем и ориентированы, как правило, на предельно малые периоды дискретности в контуре регулирования. Вместе с тем, для большинства электроприводов среднего и низкого быстродействия, к которым можно отнести рассматриваемый в работе ЭП, возможно увеличение периодов прерывания без ухудшения качества регулирования, что способствует более эффективному использованию цифровой техники, но требует учета дискретных свойств системы управления.
Целью работы является разработка принципоз и методик проектирования и анализа цифровых систем управления скоростью асинхронных электроприводов с тиристорными преобразователями напряжения, позволяющих при равных технических показателях с непрерывными системами управления значительно расширить функциональные возможности электропривода за счет выполнения цифровой системой управления задач, несвойственных непрерывным системам (автодиагностика, технологическая автоматика, защита и другие), что
возможно при реализации простых алгоритмов управления электроприводом и увеличении периода дискретности.
Задачи исследования включают:
-
Разработку динамической модели силовой части системы ТПН-АД, позволяющей учесть электромагнитные переходные процессы в ЭП, дискретность преобразователя, произвольные, но кратные периоду коммутации ТПН, периоды дискретности в цифровой системе управления.
-
Разработку общих принципов компенсации нслинейиостей объекта управления и методик расчета корректирующих устройств для линеаризации системы ТПН-АД.
3. Синтез алгоритмов управления скоростью ЭП для различных периодов
дискретности системы управления, способов получения цифровой оценки
скорости по сигналам от датчиков скорости.
4. Исследование динамических и статических показателей системы
автоматического управления (САУ) скоростью ЭП.
5. Разработку инженерных методик расчета и анализа цифровых систем
управления асинхронных ЭП с ТПН.
' Методы исследования. Теоретические исследования выполнены с привлечением современной математической теории электрических машин переменного тока, классической и современной теории непрерывных и импульсных систем, метода полиномиальных уравнений. Экспериментальные исследования полученных теоретических результатов проведены методом имитационного математического моделирования на ЭВМ.
Научная новизна. На защиту выносятся следующие новые научные результаты, полученные в работе:
1. Динамические модели силовой части ЭП (ТПН и АД), учитывающие
электромагнитные переходные процессы в ЭП, дискретность преобразователя,
произвольные периоды дискретности в контуре регулирования, различные
способы формирования сигнала обратной связи по скорости, а также изменение
запаздывания в системе управления.
2. Структура цифровой линеаризованной САУ скоростью асинхронного ЭП с
ТПН.
-
Алгоритмы регулирования скорости АД для различных способов формирования сигнала обратной связи по скорости, периодов дискретности системы.
-
Результаты исследования динамических свойств объекта управления, замкнутой линеаризованной САУ скоростью ЭП.
-
Инженерная методика проектирования асинхронного ЭП с цифровым управлением скоростью.
Практическая ценность выполненной работы заключается в возможности использования ее результатов с целью проектирования цифровой системы управления асинхронным электроприводом с тиристорным преобразователем напряжения, позволяющей обеспечить при равных технических показателях с непрерывными системами управления расширение функциональных возможностей автоматизированного электропривода - управление от одной микро-ЭВМ рядом однотипных приводов; реализацию дополнительных функций (диагностики, защиты, технологической автоматики и другие). Предлагаемая методика расчета - является достаточно простой, обеспечивающей работоспособность и реализуемость получаемых алгоритмов.
Результаты проведенных исследований использованы при разработке микропроцессорной системы управления скоростью асинхронного электродвигателя с ТПН в НПП "Уралметаллургавтоматика".
Апробация работы. Основные результаты доложены и обсуждены на научно - технических конференциях по электроприводам переменного тока (Свердловск, 1986, 1989, 1992 гг.); всесоюзном научно - техническом совещании по электродвигателям переменного тока для подъемно - транспортных механизмов (Владимир, 1987 г.); всесоюзной конференции по современным проблемам электропривода (Москва, 1989 г.); научной сессии ВМЕИ (Болгария.София, 1989 г.); всесоюзной конференции по проблемам преобразовательной техники (Киев, 1990 г.); всесоюзной конференции по проблемам автоматизированного электропривода (Москва, 1991 г.); международной конференции по проблемам внедрения и технической эксплуатации тиристорных устройств (Украина, Одесса, 1993 г.); международном симпозиуме по силовой электронике, электроприводам,
Современным двигателям (Италия, Позитано, 1992 г.); международной конференции по применению прикладных программ в электротехнике (Англия, Саутгемптон,1993 г.); международной конференции по силовой электронике и управлению движением (Польша, Варшава, 1994 г.); 1-ой международной (12-ой всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу (Санкт-Петербург, 1995 г.);.
Публикации. По результатам выполненых исследований опубликовано двадцать три печатные работы, в том числе одно авторское свидетельство и одна брошюра. '
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы 179 страниц, в том числе 100 страниц основного текста, 53 страницы рисунков, 4 страницы таблиц, 11 страниц списка литературы ( 121 наименование) и К) страниц приложений.
