МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ХАРЬКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»

методическИе УКАЗАНИЯ

к выполнению курсового проекта

«Исследование системы векторного управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом»

по курсу «Программное управление механизмами»

для студентов специальности 7.092203 – Электромеханические системы

автоматизации и электропривод

УТВЕРЖДЕНО

редакционно-издательским

советом университета,

протокол № 1 от 23.06.11

Харьков

НТУ «ХПИ»

2011

Исследование системы векторного управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом: Методические указания к выполнению курсового проекта по курсу «Программное управление механизмами» для студентов специальности 7.092203 – Электромеханические системы автоматизации и электропривод/ Состав. Л. В. Акимов, Н. В. Анищенко, Д. Г. Литвиненко, И. В. Обруч – Харьков: НТУ „ХПИ”, 2011. – 60 с.

Составители: Л. В. Акимов

Н. В. Анищенко

Д. Г. Литвиненко

И. В. Обруч

Рецензент Г. Г. Жемеров

Кафедра «Автоматизированные электромеханические системы»

ВСТУПЛЕНИЕ

Существует большое разнообразие систем управления асинхронным двигателем (АД). Наиболее простая – это так называемая система вольт-герц (U/f), в которой частота трехфазного напряжения, питающего АД, устанавливается равной (пропорциональной) желаемой угловой скорости (частоте) вращения двигателя ω. При этом с целью сохранения электромагнитных характеристик АД (определяемых потокосцеплением статора), амплитуда этого напряжения изменяется пропорционально частоте (с учетом падения напряжения на сопротивлениях статора). Такая система имеет невысокую точность и плохие динамические характеристики.

С развитием силовой и слаботочной электроники открылись новые возможности замены двигателей постоянного тока, являющихся основным видом двигателя в высокоточных электроприводах, более простыми, дешевыми и надежными асинхронными двигателями. Был разработан новый принцип управления АД, основанный на регулировании составляющих i_sd, i_sq вектора статорного тока i_s, направленных по (i_sd) и перпендикулярно (i_sq) вектору потокосцепления ротора Ψ_r. Такой метод получил название векторное управление [1, 2].

Следует отметить, что векторное управление частотно-регулируемым асинхронным электроприводом связано как с изменением частоты и текущих значений переменных АД, так и с взаимной ориентацией их векторов в декартовой системе координат. Именно за счет регулирования амплитудных значений переменных и углов между их векторами обеспечивается управление АД как в статике, так и в динамике, что способствует существенному улучшению качества переходных процессов и расширению диапазона регулирования скорости по сравнению со скалярным управлением.

Цель данного курсового проекта заключается в расчете параметров и моделировании асинхронного двигателя, а так же электропривода с двухканальной системой векторного управления при питании АД от преобразователя частоты средствами программного пакета Matlab. В качестве математической модели АД используется его модель в системе координат, ориентированной по потокосцеплению ротора.

1. Задание НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

1. Изучить принцип работы преобразователя частоты (ПЧ) – автономного инвертора напряжения с широтно-импульсной модуляцией.

2. Рассчитать параметры АД в соответствии с вариантом задания. Исходные данные для выполнения курсового проекта приведены в приложении 1. В табл. П 1 даны номинальные и обмоточные данные отечественных машин типа MTKF, а в табл. П 2 – данные асинхронных короткозамкнутых двигателей типа K21R – K22R, выпускаемых заводом VEM motors (Германия) и используемых в разработках частотно-регулируемых электроприводов с векторным управлением фирмой Siemens. Номинальное напряжение преобразователя частоты и напряжение питания двигателей равно 380-400 В.

3. Исследовать на ЭВМ АД в различных системах координат.

4. Ознакомится со структурной схемой системы векторного управления АД и начертить ее.

5. Рассчитать параметры всех регуляторов.

6. Ввести в ЭВМ модель разработанной системы векторного управления электропривода и исследовать переходные процессы в различных режимах работы.

7. Провести обработку полученных графиков переходных процессов и дать их анализ.

8. Сделать выводы.