Моделирование динамических процессов частотно-регулируемого электропривода клетевой подъемной установки

Исходными данными для моделирования являются:

1. Структурная схема частотно-регулируемого электропривода, представленная на рис. 6.14.

2. Используются расчетные данные в соответствии с п.6.9, данные расчетов диаграммы скорости движения клетевой подъемной установки.

По структурной схеме рис. 6.14 составляется блок-схема модели частотно-регулируемого электропривода клетевой подъемной установки, представленной на рис. 6.16.

На блоке Gain5 (усилитель) реализован коэффициент усиления регулятора скорости, его численное значение вносится в окно настройки. Блоки Gain2 и Gain3 предназначены для реализации коэффициентов обратных связей по скорости и току статора соответственно, их численные значения Вс и В/А вносятся в соответствующие окна настройки.

Рис. 6.16. Блок-схема модели частотно-регулируемого электропривода клетевой подъемной установки

Ограничение сигнала задания по току осуществляется с помощью блока Saturation, который извлекается из библиотеки Nonlinear (Нелинейные блоки). Рекомендуется в окне настройки выставлять напряжение ограничения В.

Регулятор тока реализован в модели с помощью блока Zero-Pole, который извлекается из библиотеки Continuous (Непрерывные блоки). Передаточная функция регулятора тока имеет вид:

,

где численные значения электромагнитной постоянной времени с и постоянной времени регулятора тока с получены в п.7.12.

Для реализации передаточной функции регулятора тока на блоке Zero-Pole, необходимо эту передаточную функцию представить в следующем виде:

.

В окно настройки блока Zero-Pole (рис. 7.16.) вносятся численные значения и с^-1

Для клетевой подъемной установки применяется трехпериодная диаграмма движения сосудов. Реализация управляющего сигнала задания по скорости , в соответствии с заданной диаграммой движения, осуществляется посредством программирующего устройства. Моделирование программирующего устройства на рис. 6.16. осуществляется с помощью блоков Cloсk (время), Fcn (задание f(u) произвольной функции), Integrator (интегратор) и Gain4 (усилитель). С помощью блока Fcn зададим, используя Булеву алгебру, зависимость изменения ускорения «а» во времени «t» за цикл движения. Величины и периоды действия ускорения, замедления и движения с установившейся скоростью, задаются Булевой алгеброй в окне настройки блока Fcn.

Рис.6.17. Диаграмма ускорений за цикл движения клетьевой подъемной установки

На осциллоскопе Scope1 получаем диаграмму ускорений (рис. 6.17.) за цикл движения клетевой подъемной установки. Чтобы получить диаграмму управляющего сигнала задания скорости на регуляторе скорости, необходимо проинтегрировать ускорение. Для этого используется блок Integrator, включаемый после блока Fcn (рис. 6.16.). После интегратора включается блок Gain4, коэффициент усиления которого должен быть таким, чтобы обеспечивать максимальный сигнал задания скорости 10 В на выходе программирующего устройства при максимальной скорости движения клети. Диаграмма управляющего сигнала задания скорости наблюдается с помощью осциллоскопа Scope2 и представлена на рис. 6.18.

Рис.6.18. Диаграмма скорости за цикл движения подъемной установки

На рис. 6.19. показаны переходные процессы угловой скорости и тока статора частотно-регулируемого электропривода при ступенчатом управляющем воздействии сигнала задания скорости (10 В)

Рис. 6.19. Переходные процессы угловой скорости и тока статора при программируемом управляющем воздействием сигнала задания скорости

Анализ результатов моделирования динамических процессов частотно-регулируемого электропривода клетевой подъемной установки, приведённых на рис. 6.17 – 6.19, показывает, что применение векторной системы управления частотно-регулируемого электропривода подъемной установки позволяет получить реальную диаграмму скорости практически не отличающейся от заданной.

Выводы

1. Выполнен расчет нагрузочных диаграмм электропривода подъемных установок.

2. Произведен расчет параметров схемы замещения асинхронного двигателя и построены статические характеристики асинхронного электродвигателя.

3. Построены статические характеристики частотно-регулируемого электропривода с векторной системой управления. При поддержании потокосцепления ротора постоянным полученные характеристики подобны характеристикам привода постоянного тока.

4. Выполнен расчет параметров структурной схемы системы векторного регулирования координат частотно-регулируемого АД при постоянстве потокосцепления ротора.

5. Разработана математическая компьютерная модель системы векторного регулирования координат частотно-регулируемого АД клетевой подъемной установки при постоянстве потокосцепления ротора.

6. Выполнено моделирование динамических процессов частотно-регулируемого электропривода клетевой подъемной установки. Показано, что применение векторной системы управления частотно-регулируемого электропривода подъемной установки позволяет получить реальную диаграмму скорости практически не отличающейся от заданной.

Заключение

В данном дипломном проекте рассмотрены вопросы электрификации и автоматизации технологических процессов применительно к условиям АО «Лебединский ГОК».

Дипломный проект состоит из шести разделов: электроснабжение, автоматизацию, энергоэффективность, технику безопасности, экономку и специальный вопрос. Выполнен расчет электрических нагрузок и освещения карьера, выбраны силовые трансформаторы, защитная и коммутационная аппаратура, воздушные и кабельные линии; предложены мероприятия по энергосбережению; проведены мероприятия, обеспечивающие безопасность труда работников, а так же произведен расчет основных экономических показателей.

Специальный вопрос посвящен модернизации электропривода подъемной установки дренажной шахты Лебединский ГОК на основе применения частотно-регулируемого электропривода с векторной системой управления, которая обеспечивает формирование оптимальных динамических процессов в подъемной установке. Для решения поставленной задачи в специальной части проекта:

1. Выполнен расчет нагрузочных диаграмм электропривода подъемных установок.

2. Произведен расчет параметров схемы замещения асинхронного двигателя и построены статические характеристики асинхронного электродвигателя.

3. Построены статические характеристики частотно-регулируемого электропривода с векторной системой управления. При поддержании потокосцепления ротора постоянным полученные характеристики подобны характеристикам привода постоянного тока.

4. Выполнен расчет параметровструктурной схемы системы векторного регулирования координат частотно-регулируемого АД при постоянстве потокосцепления ротора.

5. Разработана математическая компьютерная модель системы векторного регулирования координат частотно-регулируемого АД клетевой подъемной установки при постоянстве потокосцепления ротора.

6. Выполнено моделирование динамических процессов частотно-регулируемого электропривода клетевой подъемной установки. Показано, что применение векторной системы управления частотно-регулируемого электропривода подъемной установки позволяет получить реальную диаграмму скорости практически не отличающейся от заданной.

Список используемой литературы

1. Ржевский В.В. Открытые горные работы. М.: Недра, 1985.

2. Плащанский Л.А.Основы электроснабжения горных предприятий. Пособие по курсовому и дипломному проектированию. М.: МГГУ, 2005.

3. Плащанский Л.А. Основы электроснабжения горных предприятий. Учебник для вузов. М.: МГГУ, 2005.

4. Правила устройства электроустановок. ПУЭ./Минэнерго России. - 7-е издание. Энергоатомиздат, 2002.

5. Шевырев Ю. В. Автоматизация горных машин и установок: Учебное пособие.- М.: МГГУ, 2012.

6. Медведев, А. Е. Автоматизация производственных процессов : учеб. пособие / А. Е. Медведев, А. В. Чупин ; Кузбас. гос. техн. ун-т. – Кемерово, 2009.

7. Ляхомский А.В., Бабокин Г.И. Управление энергетическими ресурсами горных предприятий.

8. К.З. Ушаков, Н.О. Каледина, Б.Ф. Кирин и др. Безопасность ведения горных работ и горноспасательное дело: Учебник для ВУЗов; Под ред. К.З. Ушакова – М.: Изд-во Академии горных наук.

9. Моссаковский Я.В. Экономика горной промышленности. Учебник для вузов. -М.: МГГУ, 2004.

10. Ляхомский А.В., Фащиленко В.Н. Автоматизированный электропривод машин и установок горного производства. Часть 1: Автоматизированный электропривод механизмов циклического действия: Учебное пособие. – М.: Из-во «Горная книга», 2014. – 412 с.

11. Малиновский А. К. Автоматизированный электропривод машин и установок шахт и рудников: Учебник для вузов. – М: Недра, 1987. – 280 с.

12. Гришко А.П. Стационарные машины. – Том 1. Рудничные подъемные установки: Учебник для вузов. – М.: Издательство МГГУ, 2006, - 477 с.

13. Гришко А.П., Шелоганов В.И., Стационарные машины и установки: Учебное пособие для вузов. – М.: Издательство МГГУ, 2004, - 328 с.

14. Кацман М.М. Справочник по электрическим машинам М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 480 с.

15. Ключев В.И. Теория электропривода: Учеб.для вузов. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 2001. – 704 с.

16. Мартынов М.В., Переслегин Н.Г. Автоматизированный электропривод в горной промышленности. Изд. 2, перераб. и доп. М.: Недра, 1977. – 375 с.

17. Рудаков В.В., Столяров И.М., Дартау В.А. Асинхронные электроприводы с векторным управлением. – Л.: «Энергоатомиздат» Ленинградское отд-ние, 1987г. – 136 с.

18. Терехов В.М., Осипов О.И. «Системы управления электроприводов», М.:Академия, 2005г. – 350 с.