Разработка электропривода лебёдки лифта

 

Электромагнитная постоянная роторной цепи двигателя:

 

Этих данных достаточно, что  бы построить динамическую модель асинхронного двигателя в статорных координатах.  
Рис. 6.1 Структурная схема асинхронного двигателя в статорных координатах.

Все переменные в этой структурной  схеме относятся к статорной  цепи двигателя. Для построения системы DTC используется информация о текущих  значениях составляющих тока статора  isα и isβ, а также использован сигнал о частоте вращения ротора двигателя ωr.

Для того что бы реализовать  систему прямого управления моментом необходимо знать текущие значения потокосцепления статора и электромагнитного  момента. Так как эти переменные нельзя померять датчиками, используем наблюдающее устройство, вычисляющее  потокосцепление статора и электромагнитный момент зная ток статора, и напряжение.

 
Рис. 6.2 Структурная схема вычислителя  потокосцепления статора и электромагнитного  момента.

Также тут измеряются – эти переменные служат для определения положения вектора потокосцепления статора.

 
Рис. 6.3 Положение вектора потокосцепления  статора в фазовой плоскости

Номер сектора, в котором  находиться вектор потокосцепления определяется в зависимости от состояния из условий, приведенных в таблице.

 

 

Система прямого управления основывается на правилах формирования выходного напряжения в зависимости  от положения вектора потокосцепления  и состояния релейных регуляторов  момента и потокосцепления. Данные правила приведены в таблице.

 

Для того что бы сформировать выходные напряжения и спроецируем полученные вектора на оси , и помножим на .

 
 
 

 

 
Рис. 6.4 Структурная схема блока  регуляторов системы прямого  управления моментом.

Настройка релейных регуляторов  в системах прямого управления моментом сводится к определению ширины гистерезисной  петли у двухпозиционных реле, ширины гистерезисной петли и  зоны нечувствительности - у трехпозиционных  реле и коэффициентов усиления линейных, безынерционных датчиков обратных связей. Сигнал с выхода релейного регулятора представляет собой последовательность прямоугольных импульсов с единичной  амплитудой. Частота следования импульсов  определяется только внутренними параметрами  динамических звеньев контура. В  квазиустановившемся режиме выходной параметр совершает периодические  колебания.

Регулятор потока: 
 

Регулятор момента:

 

Наличие во внутреннем контуре  релейного регулятора позволяет  настраивать регулятор скорости по приближенным формулам:

 

Где, – коэффициент усиления регулятора скорости, 
– постоянная времени интегрирования регулятора скорости, 
– приведенный момент инерции, 
– номинальное амплитудное значение потокосцепления статора, 
– частота автоколебания гистерезисного регулятора момента, 
– коэффициент усиления датчика электромагнитного момента, 
– коэффициент усиления датчика скорости.

Коэффициент усиления датчика  скорости рассчитаем по формуле:

 

Коэффициент усиления обратной связи по моменту рассчитаем по формуле:

 

Быстродействие системы  мало зависит от настроек регулятора скорости, оно определяется частотой автоколебаний гистерезисных регуляторов. 
Зададимся .

 

Определим постоянную времени интегрирования:

 

После регулятора скорости необходимо ставить ограничитель, который ограничит  момент на двигателе от .

 

7. Анализ переходных процессов

Анализ переходных процессов  в номинальном режиме работы.

Переходный процесс по угловой скорости. Начало разгона  – 0,1 с. Время разгона – 2 с.

 
Рис. 7.1 Диаграмма разгона двигателя  лебёдки, за время 0 – 2,4 с.

 
Рис. 7.2 Диаграмма разгона двигателя  лебёдки, за время 2,05 – 2,4 с. 

Переходный процесс по моменту двигателя

 
Рис. 7.3 Диаграмма разгона двигателя  лебёдки, за время 0 – 2,4 с.

Переходный процесс по току статора.

 
Рис. 7.4 Диаграмма разгона двигателя  лебёдки, за время 0  – 2,4 с.

 

Анализ переходных процессов  при возмущающем воздействии  по моменту сопротивления 50% от номинального в динамике.

Возмущение подаем на 1 секунде  разгона.

Переходный процесс по угловой скорости.

 
Рис. 7.5 Диаграмма разгона двигателя  лебёдки, за время 0  –  2,4 с.

 
Рис. 7.6 Диаграмма разгона двигателя  лебёдки, за время 0 – 0,13 с.

 
Рис. 7.7 Диаграмма разгона двигателя лебёдки, за время 0,9– 1,3 с.

 
Рис. 7.8 Диаграмма разгона двигателя лебёдки, за время 2 – 2,35 с.

 

Переходный процесс по моменту двигателя.

 
Рис. 7.9 Диаграмма разгона двигателя лебёдки, за время 0 – 2,4 с.

Переходный процесс по току статора. Рис. 6.10 Диаграмма разгона двигателя лебёдки, за время 0 – 2,4 с.  
Рис. 7.11 Диаграмма разгона двигателя лебёдки, за время 0,8 – 1,5 с.

Анализ переходных процессов  при возмущающем воздействии  по моменту сопротивления 50% от номинального в статике. Возмущение подаем на 1 с.

Переходный процесс по угловой скорости.

 
Рис. 7.12 Диаграмма разгона двигателя лебёдки, за время 0,95 – 1,5 с.

Переходный процесс по моменту двигателя.

 
Рис. 7.13 Диаграмма разгона двигателя лебёдки, за время 0,95 – 1,4 с.

Переходный процесс по току статора.

 
Рис. 7.14 Диаграмма разгона двигателя лебёдки, за время 0,98 – 1,18 с. 
Заключение

В представленной курсовой работе разработана система управления электроприводом лифтового оборудования. Написана программа для контроллера  simatic s-7 300 реализующая алгоритмы работы лифта жилого здания. Был выбран асинхронный двигатель. Разработана САУ на основе системы прямого управления моментом. Проведено моделирование пуска и наброса нагрузки на электропривод лебедки. Результаты моделирования показали правильность выбранного электродвигателя, алгоритмов управления.

Все требования ТЗ выполнены.

 

Список  литературы

1. СИСТЕМЫ  УПРАВЛЕНИЯ  ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ. (Прямое управление  моментом  в  электроприводе  переменного  тока):  Учебное  пособие /В.В. Рудаков, А.Е. Козярук. Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). Санкт-Петербург, 2007. 75 с.
2. Прямое управление моментом и током двигателей переменного тока. /В.М. Перельмутер Основа. Харьков, 2004 г. 210 с.
3. Инжиниринг электроприводов и систем автоматизации : Учебное пособие/ М.П. Белов, О.И. Земетов, А.Е. Козярук, и др.; М. Издательский центр «Академия»,  2006, 368 с.
4. Программа и методические указания к курсовой работе «Системы управления электроприводов», СПб, 2007 г. 55 с.
5. Каталоги Siemens.
6. Каталог двигателей серии АИР.