Osnovnoy_text_sdelany (Восстановлен) (1230862), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Управляющее воздействие от регулятора тока к узлу фазового регулирования передаётся в виде четырёхразрядного цифрового сигнала. Также на вход регулятора тока поступают тактовые импульсы от узла синхронизации с сетью (УСС). Узел фазового регулирования (УФУ) необходим для формирования импульсов регулирования определённого угла открытия тиристоров выпрямителя в зависимости от величины управляющего воздействия, полученной от регулятора тока. Сигнал управляющего импульса передаётся на один из входов осциллографа XSC2 для наблюдений. Генератор изменяющегося кода (ГИК) предназначен для генерации кода, изменяющегося от максимального значения до минимального за полупериод. Это необходимо для работы узла фазового регулирования. Таким образом обеспечивается выдача только одного управляющего импульса за полупериод. Код генерируется с шагом, соответствующим количеству тактовых импульсов, поступающих на вход генератора от узла синхронизации с сетью. Также осциллографом XSC2 снимаются показания данного кода. Узел распределения импульсов (УРИ) осуществляет распределение импульсов по плечам тиристоров выпрямителя с необходимой очерёдностью. Распределение осуществляется под воздействием сигнала, поступающего от узла синхронизации с сетью. Узел синхронизации с сетью (УСС) необходим для распределения импульсом по тиристорам выпрямителя в зависимости от полупериода. Кроме этого, данный узел обеспечивают необходимую разрядность, и обеспечивает синхронную работу всех узлов системы. Узел синхронизации с сетью генерирует 3 типа импульсов:
1) импульс, длиной в полупериод, генерируется только в положительный полупериод напряжения сети, необходим для распределения импульсов по тиристорам выпрямителя;
2) импульс, генерируемый в начале каждого полупериода, необходим для работы генератора изменяющегося кода, обеспечивая максимальное значение кода в начале полупериода;
3) тактовые импульсы, за полупериод генерируется 16 тактовых импульсов, что обеспечивает необходимую разрядность системы, а также синхронную работу узла регулятора тока и генератора изменяющегося кода.
Чувствительный элемент (ЧЭ) служит для снятия показаний текущего значения тока якоря тягового электродвигателя, и преобразования его в четырёхразрядный цифровой сигнал. Это значение цифрового кода поступает на элемент сравнения тока, где сравнивается со значением заданного тока. Также сигнал значения текущего тока якоря поступает на индикаторы блока индикации тока (БИ-Т).
Блок нагрузки (БН) включает в себя контактную сеть (КС), обеспечивающую питание тягового двигателя (ТЭД) через трансформатор (Т) и выпрямитель (В). Также напряжение контактной сети поступает на вход узла синхронизации с сетью для определения положительности полупериода. Трансформатор (Т) обеспечивает питание выпрямителя (В) с нулевым выводом от контактной сети. Выпрямитель (В) обеспечивает регулирование напряжения, подаваемого на тяговый двигатель (ТЭД), в зависимости от величины управляющего воздействия регулятора тока. От Узла распределения импульсов на тиристоры выпрямителя подаются управляющие импульсы, необходимые для открытия тиристоров, и обеспечения фазового регулирования. Тяговый электродвигатель с последовательным возбуждением (ТЭД) является объектом регулирования.
Блоки индикации (БИ-Т, БИ-С) необходимы для индикации заданного и текущего значений тока и скорости. Каждый блок содержит 8 индикаторов, 4 из которых показывают заданной значение тока, а другие 4- текущее значение. Входы блока индикации тока (БИ-Т) соединены с выходами задатчика тока (индикация заданного значения), и выходами чувствительного элемента (индикация текущего значения). Входы блока индикации скорости (БИ-С) с выходами задатчика скорости и датчика - преобразователя скорости соответственно.
Четырёхканальные осциллографы XSC1 и XSC2 необходимы для снятия показаний и демонстрации работы системы. Осциллограф XSC1 демонстрирует работу силовой части системы: он снимает показания напряжений, подаваемого на тяговый двигатель выпрямителем (В), текущий ток якоря двигателя, а также текущей скорости вращения двигателя. Из четырёх входов осциллографа используется 3. На вход «А» поступает сигнал, соответствующий текущему току якорю двигателя. На «В» подаётся сигнал, соответствующий напряжению, поступающему на тяговый двигатель от выпрямителя. На вход «С» поступает сигнал с тахогенератора двигателя, соответствующий скорости вращения. Осциллограф XSC2 необходим для отображения процессов, происходящих при регулировании тока в цифровой части системы: он снимает показания изменяющегося кода ( ГИК), управляющего воздействия регулятора тока (РТ), а также сигнал управляющего импульса, от узла фазового регулирования (УФУ). В XSC2 также используется 3 канала. На вход «А» поступает значение изменяющегося кода от генератора изменяющегося кода. На вход «В» подаётся сигнал управляющего воздействия с регулятора тока (РТ). На вход «С» поступают импульса управления, от узла фазового управления (УФУ).
2.2 Работа САР в режиме поддержания тока
Система автоматического регулирования тока вращения якоря тягового электродвигателя, является двухконтурной, с двумя замкнутыми контурами регулирования.
Контур регулирования тока якоря двигателя образован следующими функциональными блоками и элементами:
-задатчик тока якоря (ЗТ);
- элемент сравнения тока (ЭСТ);
- регулятор тока (РТ);
- узел фазового управления (УФУ);
- узел распределения импульсов (УРИ);
- выпрямитель (В);
- тяговый электродвигатель (ТЭД);
- чувствительный элемент (ЧЭ);
- элемент сравнения тока (ЭСТ).
В контуре регулирования тока якоря для получения информации о фактическом значении тока имеется цепь обратной связи ЧЭ-ЭСТ.
Процесс регулирования с разгоном до необходимой скорости с заданным током осуществляется следующим образом. Значение заданной величины тока KI3 от задатчика тока (ЗТ) поступает на вход элемента сравнения тока (ЭСТ), где сравнивается с фактическим значением тока якоря двигателя KI, полученного от чувствительного элемента (ЧЭ). Если разность заданного и фактического значения токов KΔI положительна, на регулятор тока (РТ) поступает сигнал для увеличения управляющего воздействия, от которого зависит угол открытия тиристоров, и, как следствие, величина напряжения тягового двигателя. Значение управляющего воздействия µ от регулятора тока (РТ) поступает на вход узла фазового управления (УФУ), который сравнивает сигнал управляющего воздействия с убывающим кодом KИ от генератора изменяющегося кода (ГИК), и в момент равенства кода и управляющего воздействия формирует управляющий импульс UCa. Таким образом, чем больше управляющее воздействие µ от регулятора тока (РТ), тем раньше происходит открытие тиристора, и тем большее напряжение поступает на тяговый двигатель. Если от элемента сравнения скорости (ЭСС) не поступает сигнала о том, что фактическая скорость больше, либо равна заданной, с выхода УФУ управляющий импульс UCa поступает на вход узла распределения импульса (УРИ), который распределяет импульсы по плечамвыпрямителя (В) в зависимости от знака полупериода. Данное распределение обеспечивается с помощью признака положительности полупериода UC1, который УРИ получает от узла синхронизации с сетью (УСС), это позволяет в положительный полупериод подавать управляющий импульс на одно плечо выпрямителя (UCa1), а в отрицательный – на другое (UCa2). УСС, кроме этого, осуществляет генерацию тактовых импульсов ƒtдля синхронной работы РТ и ГИК, что также обеспечивает необходимую разрядность системы, и подаёт импульсы Uc на ГИК для загрузки счётчика, обеспечивая максимальное значение убывающего кода в начале полупериода. С выходов УРИ управляющие импульсы UCa1, UCa2 поступают на тиристоры выпрямителя (В), определяя угол их открытия. Выпрямитель (В) подаёт напряжение UК на тяговый электродвигатель (ТЭД) для поддержания заданного тока якоря. Фактический ток якоря I контролируется чувствительным элементом (ЧЭ), на вход которого поступает сигнал от задатчика тока (ЗТ). Когда величина тока якоря достигает заданной, система переходит в режим поддержания тока, осуществляя разгон двигателя до заданной скорости. Величина заданного и текущего значения тока контролируется по индикаторам блоков индикации тока (БИ-Т), на которых значение тока представлено в виде четырёхразрядного двоичного кода. Включённое состояние индикатора соответствует о наличии логической единицы в данном заряде, отключённое – наличию логического нуля.
Регулирование по скорости является двухпозиционным. Значение заданной величины скорости KV3, полученной от задатчика скорости (ЗС) поступает на вход элемента сравнения скорости (ЭСС), где сравнивается с фактическим значением скорости KV, полученным от задатчика-преобразователя скорости (ДПС). Если разность заданного и фактического значения скорости KΔV положительна, то на вход узла фазового регулирования (УФУ) поступает сигнал, разрешающий выдачу импульсов управления UCa на тиристоры выпрямителя, что позволяет выполнять регулирование по току по принципу, описанному выше. Если фактическая скорость больше заданной, то импульсы на вход УФУ от элемента сравнения скорости (ЭСС) не поступают, и подача управляющих импульсов UCa на тиристоры прекращается до снижения скорости до достижения значения фактической скорости меньше заданного. Когда фактическая скорость вновь становится меньше заданной, ЭСС снова начинает подавать сигнал УФУ, разрешающий регулирование по току. Значение текущей скорости вращения якоря V снимается со встроенных тахогенератоов тягового электродвигателя (ТЭД), и поступает на вход датчика-преобразователя скорости (ДПС), который преобразует это значение в четырёхразрядный двоичный код KV3. Величина заданного и текущего значений скорости контролируется по индикаторам блоков индикации скорости (БИ-С), на которых значение тока представлено в виде четырёхразрядного двоичного кода. Включенное состояние индикатора соответствует о наличии логической единицы в данном разряде, отключённое – наличию логического нуля.
Показания изменяющегося кода KИ от ГИК, управляющего воздействия µ от РТ, а также управляющих импульсов UCαот УФУ непрерывно снимаются и отображаются на экране осциллографа XSC2 в реальном времени. Также, на экране осциллографа XSC1 отображаются значения напряжения UK, тока I, и скорости V вращения ТЭД.
2.3 Диаграммы работы узлов САР
На рисунке 2.2 изображены диаграммы работы узлов системы автоматического регулирования тока и скорости двигателя. Масштаб времени t для всех значений и узлов одинаковый. Масштаб значений является условным, и не соответствует реальным величинам. Данное упрощение принимается для возможности отображения всех необходимых величин на одном графике, что обеспечивает максимальную наглядность, и формирует быстрое понимание работы системы автоматического регулирования. Также для улучшения восприятия значения отображается разными цветами. Красным цветом отображаются следующие значения (сверху вниз):
- заданный ток KI3;
- заданная скорость KV3;
- убывающий код KИ;
- напряжение UK, поступающее на тяговый двигатель от выпрямителя.
Зелёным цветом отображаются:
- фактический ток KI;
- фактическая скорость KV;
- управляющее воздействие µ от регулятора тока;
- управляющие импульсы UCα2, поступающие на второй тиристор.
Синим цветом отображаются:
- признак положительности рассогласования по току KΔI;
- признак положительности рассогласования по скорости KΔV;
- признак положительности полупериода UC1, генерируемый УСС;
- управляющие импульсы UCα1, поступающие на первый тиристор.
Чёрным цветом отображаются:
- управляющие импульсы UCα, поступающие от УФУ;
- напряжение контактной сети UKC.
Рисунок 2.2 – Диаграммы работы САР
Процесс регулирования на данной диаграмме разделён на пять временных отрезков, разделённых пунктирными линиями на диаграмме, демонстрирующих различные процессы регулирования. Регулирование начинается при определённых значениях заданного тока и скорости. На данном этапе величина управляющего воздействия максимальная, и на тиристоры выпрямителя поступают импульсы, соответствующие максимальному углу открытия. К ТЭД прикладывается наибольшее напряжение. В интервале времени «А – В» двигатель достигает заданного тока и система переходит в режим поддержания тока. Полярность разности рассогласования KΔIсменяется на отрицательную и регулятор тока уменьшает значение управляющего воздействия. Управляющие импульсы генерируют позже, чем уменьшается угол открытия тиристоров, и, соответственно, величина напряжения ТЭД. После некоторого снижения значения тока KI, полярность KΔI меняется на положительную, и регулятор тока снова увеличивает управляющее воздействие.
3 РАЗРАБОТКА САР ТОКА В СРЕДЕ «MULTISIM»
3.1 Общие положения
Разработка САР тока в среде Multisim производится с использованием функциональных элементов имеющихся в стандартной библиотеке Multisim. Имеющиеся в данной библиотеке программные модели микросхем, полупроводниковых приборов и прочих элементов электронной и преобразовательной техники представляют широкие возможности для моделирования различных электронных систем в программной среде.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
