ВКР: Бездатчиковое управление электродвигателями

Исходные данные для научного исследования (проектирования): бездатчикое управление асинхронным двигателем; сеть 3^х фазная 380 В; тип двигателя – АИР132М4У2; мощность двигателя – 11 кВт; привод частотно-регулируемый
подпись, дата
РЕФЕРАТ

Бакалаврская работа содержит 64 страницы, 20 рисунков, 1 таблицу, 24 использованных источников.
ВЕКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ, АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, ШИМ КОНТРОЛЛЕР, МОДЕЛИРОВАНИЕ В СИСТЕМЕ MATLAB
Объектом изучения является асинхронный двигатель, с короткозамкнутым ротором, с применением бездатчиковым векторным управлением электродвигателем.
Цель бакалаврской работы – анализ перспективных структур систем векторного управления, выбор структуры, оптимальной по критерию реализуемости на базе сигнальных микроконтроллеров для управления двигателями, разработка методики синтеза систем векторного управления асинхронными двигателями выбор основных элементов электропривода и расчет параметров его системы, моделирование системы электропривода.
В результате выполнения бакалаврской работы были рассмотрены основные законы частотного управления АД, дана их классификация; получены аналитические выражения для статических механических характеристик АД при различных законах частотного управления, дан их сравнительный анализ, выбран оптимальный закон управления; классификация законов частотного управления производится на основании схемы замещения АД для динамического режима, а выражения для статических механических характеристик выводятся на основании схемы замещения для установившегося режима; произведён сравнительный анализ моделей АД и измерителей потокосцепления ротора в различных системах координат с целью выбора модели, наиболее подходящей для реализации на базе микропроцессора; на основании выбранной модели синтезирована теоретическая структура СВУ АД; произведён синтез регуляторов в контурах токов из условия максимального быстродействия в системе, дискретной повремени; рассмотрен вопрос об ограничениях, накладываемых на момент и скорость привода реальным запасом напряжения на звене постоянного тока (ЗПТ); теоретическая _структура смоделирована в среде MATLAB с целью проверки правильности синтеза системы, расчёта её параметров и коэффициентов регуляторов; представлена базовая, оптимизированная структура системы векторного управления АД.
Область применения таких электроприводов определяется следующими условиями: механизм предъявляет повышенные требования к быстродействию привода, в приводе требуется регулирование электромагнитного момента на валу двигателя, не требуется высокая статическая точность и широкий диапазон регулирования скорости (диапазон не более 100), установка датчика скорости на вал двигателя невозможна по условиям эксплуатации, технологическим, стоимостным или прочим ограничениям.
Эффективность – применение электропривода на основе бездатчиковым управлением асинхронны электродвигателем переменного тока с питанием от преобразователя частоты позволяет использовать их подъемно-транспортных средствах, механизмов намотки, экструдеров, дробилок, работающих в пожароопасных, взрывоопасных, химически и радиоактивных средах, в условиях повышенных вибраций и ударных механических нагрузок.










СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 Системы векторного управления асинхронным двигателем и методики её синтеза
1.1 Структурная модель системы управления для асинхронного двигателя
1.2 Математическое описание асинхронной машины
1.3 Модель АД
1.4 Режимы работы АД
1.5 Структура комплексного вычислителя
1.6 Основные требования к архитектуре контроллера для систем векторного управления АД
1.7 Обзор существующих микроконтроллеров для управления двигателями. Выбор центрального микропроцессора
1.8 Основные принципы векторной ШИМ
2 Выполнение практического задания
2.1 Исходные данные практического задания
2.2 Описание функциональной схемы векторного управления
2.3 Составление структурной схемы системы векторного
управления
2.4 Вычисление параметров асинхронного двигателя
2.5 Вычисление параметров датчиков обратных связей
2.6 Данные для расчета ПЧ
2.7 Выбор структурной схемы преобразователя
2.8 Расчет силовой схемы трехфазного инвертора
2.9 Расчет мощности потерь в трехфазном инверторе
2.10 Расчет максимально возможный перегрев плиты-охладителя
2.11 Тепловой расчет трехфазного инвертора
2.12 Расчет силовой схемы выпрямителя
2.13 Расчет мощность потерь в диоде МДД-40-4
2.14 Тепловой расчет выпрямителя
2.15 Расчет индуктивности для LC фильтра
2.16 Выбор предохранителя
2.17 Потери в преобразователе
3 Построение программной модели системы
3.1 Построение Simulink-модели системы ЭП
3.2 Моделирование регуляторов
3.3 Моделирование задающих воздействий
3.4 Фиксация результатов моделирования
3.5 Анализ результатов моделирования
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Результаты и эффективность любого предприятия зависит от механизмов, приводящих его в движение. Механизмы приводят в движение за счёт электромеханических преобразователей энергии, основную долю от которых занимают асинхронные (АД) и синхронные (СД) двигатели. Несмотря на серьезное ускорение в развитии синхронных машин с возбуждением от постоянных магнитов, асинхронные двигатели всё ещё занимают основную часть в фонде двигателей промышленности. Простота конструкции и надёжность АД являются их главными достоинствами.
Тем не менее управление асинхронными двигателями, особенно с короткозамкнутым ротором, представляет серьезную проблему. Самыми простыми в реализации являются законы частотного управления (U/f = const, законы управления Костенко и т.п.). Впоследствии этизаконы управления получили название скалярных методов управления.
Для реализации более прямого управления токами двигателя, регулирования момента и скорости на валу применяются методы векторного управления.
Впервые принципы векторного управления изложены в работах Блашке. Он описывает управление асинхронным двигателем с координатным преобразователем напряжения и датчиком скорости на валу двигателя. Схема имеет классическую на сегодняшний день структуру. В