Разработка цифровой системы управления для электропривода постоянного тока в среде MatLab

УДК 004.94        

РАЗРАБОТКА ЦИФРОВОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА В СРЕДЕ MATLAB

Г.А. Фальков, С.А. Попов, А.С. Горлов

Белгородский государственный технологический университет имени В. Г. Шухова,

г. Белгород, Россия

Аннотация: данная статья посвящена разработке цифровой системы управления для электропривода постоянного тока. В рамках исследования проведена разработка и реализация цифровой системы управления, которая позволяет эффективно контролировать работу электропривода постоянного тока. Произведено описание особенности проектирования такой системы, включая выбор компонентов, настройку параметров регулирования и программное обеспечение для управления.

Планируется адаптация разработанной модели под имитационную модель с целью анализа показателей качества электроэнергии и выявить возможные улучшения в работе электропривода для повышения качества поставляемой электроэнергии. Такой подход позволит оптимизировать процессы работы электропривода и повысить его эффективность.

В целом, использование имитационного моделирования для анализа работы электропривода постоянного тока позволит более глубоко изучить его характеристики и влияние на качество поставляемой электроэнергии, что поможет улучшить работу системы в целом.

Ключевые слова: цифровая система управления, электропривод, качество электроэнергии, MatLab Simulink, моделирование.

Введение

] функционирования электропривода.

Постановка задачи

Цель проекта заключается в моделировании динамических процессов, происходящих в электроприводе подъемных механизмов во время движения подъемного сосуда в соответствии с заданной тахограммой. Для достижения этой цели предполагается разработка системы автоматического управления для электропривода подъемной установки. Основной задачей проекта является определение оптимальных параметров настройки регуляторов, которые обеспечат соответствие движения подъемного сосуда требуемой тахограмме.

Создание функциональной и структурной схемы электропривода, основанного на системе ТП-Д

На рис. 1. в качестве примера приведена функциональная схема управления подъема с приводом ТП-Д. В качестве ТП используются     преобразователи    серии   Simoreg, управление   происходит   с помощью контроллера   Simatic.   Начало задания движения задается с помощью аппарата задания и контроля хода шахтной подъемной машины.

Система управления подъемом электропривода по системе ТП-Д представляет собой трехконтурную цифровую систему с подчиненным регулированием, включающую цифровые ПИ-регуляторы во всех контурах.

Расчет конкретных параметров САУ производится, с помощью структурной схемы (рис 2), построенной по математическому описанию электромеханических процессов в абсолютных единицах.

[pic 1]

Рис. 1. Функциональная схема по системе ТП-Д подъемной установки

[pic 2]

Рис. 2. Структурная схема системы подчиненного регулирования электропривода «ТП-Д»

Синтез регулятора контура тока возбуждения (рис. 3).

[pic 3]

Рис. 3. Структурные схемы контура регулирования тока возбуждения

Передаточная функция обмотки возбуждения определяется по формуле (1):

[pic 4]

Передаточная функция тиристорного возбудителя определяется по формуле (2):

[pic 5]

Передаточная функция обратной связи в контуре возбуждения определяется по формуле (3):

[pic 6]

Передаточная функция регулятора тока возбуждения определяется по формуле (4):

[pic 7]

Синтез регулятора тока в якорной цепи двигателя (рис. 4).

Передаточная функция тиристорного преобразователя определяется по формуле (5):

[pic 8]

[pic 9]

Рис. 4. Структурная схема контура регулирования тока якорной цепи

Передаточная функция обратной связи в контуре тока якоря определяется по формуле (6):