ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ  
АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»

КАФЕДРА №33

 
 
 
 
КУРСОВАЯ  РАБОТА 
ЗАЩИЩЕНА С ОЦЕНКОЙ

РУКОВОДИТЕЛЬ

 

РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ

 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург 
2011

Содержание 

1. Список задач……..…………………………………….……………………………….3

2. Расчет неуправляемого выпрямителя………………………………………………...4

3. Моделирование системы автоматического регулирования

в программе Mathlab……………………………………………………………………...6

4. Синтез регулятора..…………………………………………………………………….6

5. Результаты  моделирования……………………………………………………………8

6. Проектирование структурной схемы диагностирования электропривода  с блоком диагностирования………………………………………….……….…………………….9

7. Заключение………………………………………………………..…………………...12

8. Список используемой  литературы……………………………..…………………….13

 

Список задач 

1. Составить функциональную и структурную схему электропривода.

2. Рассчитать силовую схему тиристорного преобразователя.

3. Провести синтез регулятора системы подчинённого регулирования.

4. Выбрать датчики для системы регулирования и контроля.

5. Составить  структурную схему системного  регулирования.

6. Составить  модель в Mathlab системы регулирования.

7. Спроектировать  аналоговую систему контроля  на операционных усилителях.

 

Глава I

Расчет  неуправляемого выпрямителя. 

 

Исходные данные

Выпрямленное  напряжение U_ср = 82 В; 

Выпрямленный  ток I_ср = 180 А;

Напряжение трехфазной питающей сети U₁ = 380 В; 

Частота тока питающей сети f_c = 50 Гц. 

  1. Из таблицы  Д.1 определяется

   U_обр. = 2,1 * U_ср = 172,2 В

   I = 0.33 * I_ср = 59,4 А 

  2. Активное сопротивление фазы трансформатора

    0, 017 ом

   где берется из таблицы Д.2 для случая индуктивной нагрузки.

= 5,2 

  3. Индуктивность рассеяния обмоток трансформатора 

   

  4. Падение напряжение на вентилях в схеме 

    = 2 * 1 = 2 В 

  5. Напряжение холостого хода с учетом сопротивления фазы выпрямителя r_тр и падения напряжения на дросселе ∆U_др

      В

     где  0,1Uср (для Pср (10000…100000) Вт)

Pср = 12, 85кВт (по таблице 1.2) 

    6. Уточненное значение обратного напряжения на вентиле

U_обр = 1,05 * U_cр.х.х. = 1,05 * 128,5 = 135 В

 

7. По таблице Д.1 определяются параметры трансформатора 

 

8. Угол коммутации

 

9. Минимально допустимая индуктивность дросселя фильтра 

 

10. Внешняя характеристика выпрямителя представляет собой прямую линию. Она строится по двум точкам: I_ср = 0, U_ср = U_ср.х.х. (холостой ход) и I_ср, U_ср (номинальная нагрузка). 

11. Внутреннее сопротивление выпрямителя

   

12. КПД выпрямителя

 

 где 

N – количество вентилей 

 

Глава II

Моделирование системы автоматического  регулирования. 

Исходные данные

 

Синтез регулятора тока якоря

Регулятор Ri(p) = =

^-1 = 0,075^-1 = 13,3 

     

    

    

Производим подстановку  полученных значений в программу  MatLab 
 

 

 

График  скорости

 

График  тока 
 
 
 

Глава III

Проектирование  структурной схемы диагностирования электропривода с блоком диагностирования 

Структурная схема  ЭП представлена на рис. 2, где:

W_PC(p) - передаточная функция (ПФ) регулятора скорости

W_PT(p) - ПФ регулятора тока

W_ТП(р) - ПФ тиристорного преобразователя

W_Д(р) - ПФ двигателя постоянного тока с управлением по якорной цепи

К_ДТ – коэффициент передачи датчика тока якоря двигателя

К_ДС – коэффициент передачи датчика скорости двигателя

С контрольных  точек ЭП на БД подаются сигналы:

Uу – напряжение  на выходе цифроаналогового преобразователя  ЧПУ (управляющее воздействие  ЭП)

U_PC и U_PT – напряжение на выходе Р_С и Р_Т

U_ТП – напряжение на выходе тиристорного преобразователя;

U_ДТ, U_ДС - напряжения на выходе соответствующих датчиков ДТ и ДС. 
 

Рис. 2 Структурная схема электропривода 
 

Поскольку ЭП представляется линейной математической моделью, то передаточные функции его динамических звеньев  представляются в виде:

     - регулятор скорости    

       

     - регулятор тока    

       

     - тиристорный преобразователь  

        

     - звено тока электродвигателя    

     

- звено механической части электродвигателя    

где К_РС, Т_РС, К_РТ, Т_РТ, К_ТП, К_ДС, К_ДТ - передаточные коэффициенты и постоянные времени соответствующих динамических звеньев; R_я, Т_я – активное сопротивление и постоянная времени якорной цепи электродвигателя; J, C, I_я – момент инерции якоря, конструктивная постоянная электродвигателя и его ток; tв – шаг ходового винта-гайки, входящего в состав механизма подачи

     Преобразуем передаточные функции динамических звеньев ЭП, представив их в полиномиальной форме:

- для регулятора скорости:

 

     - для регулятора тока: 

       

     - для тиристорного преобразователя: 

        

     - для звена тока электродвигателя:  

       

     - для звена механического движения  электродвигателя:

       

     Рис. 3. Структура блока диагностирования ЭП подачи 

Исходные данные

К_рс=32,5    Т_рт=-0,01

К_рт=0,36    Т_я=0,01063

К_тп=1,08    R_я=0,0317

К_дс=0,03    C=1

К_дт=15,6    J=0,13 

Расчет коэффициентов

β₃ = -Т_рт = -0,01

β₅ = R_я Т_я - К_рт Т_рт = 0,001

β₆ = 2π К_дс = 0,2 

α₁ = К_рс = 32,5

α₂ = К_рт = 0,36

α₃ = К_тп = 1,08

α₄ = -1-К_дт = -16,6

α₅ = -К_рс + i_p t_в К_дп = -30,5

α₆ = R_я – К_дс С - К_рт =  -0,35 
 
 
 
 
 
 
 

Вывод

В ходе выполнения курсовой работы было сделано следующее:

- расчет неуправляемого  выпрямителя с данным ДПТ

- смоделирована  система автоматического регулирования  в программе MatLab

- сняты характеристики скорости и тока

- проектирование  схемы диагностирования ЭП с  БД, расчёт передаточных коэффициентов  α и β. В результате расчётов  составлена структура блока диагностирования  ЭП.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  используемой литературы 

1. Ефимов А.А., Мельников С.Ю. Проектирование средств контроля и диагностики электромеханических систем. СПб.: ГУАП, 2007. (Ч.1) 94 с.