Определение параметров силовой части привода

1.1. Расчетная схема системы преобразователь-двигатель изображена на рис. П4.1. Широтно-импульсный преобразователь состоит из трехфазного выпрямителя UZ, транзисторов VT1,..,VT4 и обратных диодов VD1,..,VD4. Для снижения пульсаций тока последовательно с якорем двигателя M включен дроссель с индуктивностью L_·др. Сигнал обратной связи по току якоря формируется с помощью шунта (R._ш) с выходным напряжением U_ш = 100 мВ при токе I_ш = 10 А . Сопротивление шунта

R_ш= U_ш / I_ш=0,1 / 10 = 0,01 Ом.

Рис. П4.1. Схема силовой части электропривода

В качестве ключей в ШИП используются транзисторы с напряжением насыщения U_нас = 2 В при токе коллектора I_к = 25 А. Сопротивление такого ключа

R_VT = U_нас / I_к = 2_./_.25 = 0,08 Ом.

Параметры выбранного электродвигателя приведены в табл. П4.

Таблица.П4

Параметр	Обозна-чение	Единица измерения	Значение
Номинальный момент	Mном	Нм	0,876
Номинальная скорость	nном	об/мин
Номинальное напряжение	Uном	В
Номинальный ток	Iном	А	6,2
Момент инерции якоря	Jд	кг·м2	0,00015
Сопротивление якоря	Rя.д	Ом	1,24
Индуктивность якоря	Lя.д	мГн	1,5
Конструктивная постоянная	c	В·с	0,163

Полное сопротивление якорной цепи при двух открытых транзисторах

Rя= Rя.д+ 2R_VT + Rш= 1,24 + 2·0,08 + 0,01 = 1,5 Ом.

Величина пульсаций якорного тока определяется по формуле [1]

, (П4-1)

где Ud= 110 В – напряжение питания ШИП, γ – относительная продолжи-тельность импульсов, L_я– полная индуктивность якорной цепи, f_к – частота коммутации, K_к – коэффициент зависящий от способа коммутации транзисторов; рассматриваем случай поочередной коммутации, для которой K_к = 1.

Принимаем: γ = 0,5 (наибольшие пульсации), f_к = 15000 Гц,

ΔI = 0,075· I_ном = 0,075·6,2 = 0,47 А.

Тогда из формулы (П4-1) получим:

= 0,0039 Гн. (П4-2)

Требуемая индуктивность дросселя

Lдр= Lя– Lя.д= 0,0039 – 0,0015 = 0,0024 Гн. (П4-3)

Теперь найдем приведенный момент инерции механизма

= 1·10 ^{– 5} кг·м². (П4-4)

Полный момент инерции на валу двигателя:

= 0,00015+0,00001 = 0,00016 кг·м² = 0,16 г·м².

1.2. После вычисления физических параметров электромеханической системы, определяем параметры передаточных функций электродвигателя и механизма:

, , .

По формулам (3-1) получаем:

= 0,0026 с;

= 0,009 с;

= 56,5 1/(Нм·с).

Коэффициент передачи механизма определяем на основании уравнения (3-2):

= 0,000191 м = 0,191 мм.

1.3. Параметрами передаточной функции широтно-импульсного преобразова-теля являются коэффициент передачи K_п и постоянная времени τ:

.

Считаем, что для защиты от помех на входе ШИП установлен фильтр первого порядка с постоянной времени 0,001 с. Временем задержки из-за коммутации транзисторов, равным 1/ f_к = 0,0001 с, можно пренебречь. Следовательно:

τ = 0,001 с.

Для определения коэффициента передачи ШИП примем, что номинальное напряжение на его выходе U_п.н = 110 В возникает при номинальном выходном напряжении РТ U_.РТ.н = 10 В. Тогда получим:

=11.

Параметры контура тока

Проверим условие (3-4) настройки контура тока на технический оптимум

;

; 9,52>5.

Как видим, условие выполняется, поэтому можно использовать стандартные настройки контура тока. При стандартной настройке мы пренебрегаем внутренней обратной связью двигателя по ЭДС, объект регулирования контура тока представляет собой преобразователь и цепь якоря двигателя и имеет передаточную функцию .

Перед вычислением параметров регулятора необходимо определить коэффициент передачи обратной связи по току K_т. Соответствующее устройство может быть выполнено на основе шунта в якорной цепи электродвигателя, блока гальванической развязки и нормирующего усилителя сигнала. Максимальное значение тока в якорной цепи определяется перегрузочной способностью двигателя МИГ-550ДТ, который может кратковременно выдерживать перегрузку по току 8·I_ном . Примем выходной сигнал нормирующего усилителя

U_от.max = 10 В при максимальном токе якоря I_я.max =40 А. Тогда получим:

=0,25 В/А. (П4-5)

Затем по формулам (3-7) и (3-11) находим:

= 0,0026 с;

= 0,71.