Symulacja układu napędowego z silnikiem DC i mostkiem typu H.

More documents

Recommendations

Info

do potencjału ujemnego obwodu DC, a potencjał punktu B sprowadzony jest przez diodę D2 do potencjału dodatniego obwodu DC. Przez czas przewodzenia pary D2-D3 mamy w tym przypadku do czynienia z chwilowym zwrotem energii do źródła DC, ponieważ prąd obciążenia jest dodatni, a podane napięcie u AB ujemne (-U DC). Czas trwania zwrotu energii do źródła jest jednak krótszy niż czas trwania pobierania energii podczas załączenia pary T1-T4, zatem wypadkowa wartość energii przepływającej w czasie jednego cyklu przełączeń w sytuacji pokazanej na Rysunku 2 jest dodatnia, co oznacza pobieranie energii przez obciążenie. Moc wydzielana na odbiorniku jest określona jako iloczyn skutecznej wartości napięcia zasilającego (dla sygnału prostokątnego wartość skuteczna jest równa wartości średniej) oraz skutecznej wartości tętniącego z częstotliwością przełączeń prądu obciążenia. Działanie mostka w przypadku ujemnej wartości średniej napięcia przekształtnika oraz ujemnej wartości prądu (Rysunek 3) jest analogiczne. Załączenie pary T2-T3 powoduje, że prąd obciążenia RL opada (wzrasta w przeciwnym kierunku) ponieważ podane jest ujemne napięcie (-U DC) na zaciski AB. Wyłączenie pary T2-T3 powoduje, że prąd wymuszany nadal przez indukcyjność zamyka się przez parę diod D1-D4, a nie przez parę tranzystorów T1-T4, mimo, że na te tranzystory podane są sygnały sterujące. W przypadku, gdy prąd zamyka się przez diody zwrotne (D1-D4 lub D2-D3 w zależności od sytuacji), nie jest konieczne załączanie odpowiadających im tranzystorów (odpowiednio T1-T4 lub T2-T3), ponieważ złącza tych tranzystorów i tak są spolaryzowane wstecznie w stosunku do kierunku wymuszanego przez indukcyjność prądu. Można byłoby zastosować bardziej zaawansowane sposoby formowania prostokątnych impulsów sterujących i w niektórych przypadkach stosowania mostka typu H się to stosuje. Niemniej jednak, aby nie zaciemniać sposobu działania układu, w ćwiczeniu będzie stosowany układ formowania impulsów prostokątnych jak przedstawiono na Rysunku 1, z naprzemiennym włączaniem par tranzystorów T1-T4 oraz T2-T3. Prąd, po przyłożeniu napięcia prostokątnego, narasta i opada wykładniczo, jednak przy dużej częstotliwości przełączeń czasy narastania i opadania są tak krótkie, że można założyć, że zmiany prądu są liniowe. Sterowanie silnikiem prądu stałego Na zajęciach przedstawiających właściwości mechaniczne silnika prądu stałego oraz działanie układu obniżającego napięcie (Ćwiczenie nr 1) były obserwowane przebiegi prądu twornika i a (t) oraz prędkości mechanicznej n(t) silnika prądu stałego przyłączonego do źródła napięcia stałego. Silnik po przyłączeniu do źródła napięcia stałego pobierał duży prąd rozruchowy, sięgający kilkukrotnej wartości prądu znamionowego. W tym czasie prędkość silnika stosunkowo szybko wzrastała wskutek dużego momentu rozruchowego wywołanego dużym prądem. Po osiągnięciu stanu ustalonego prąd stabilizował się na wartości proporcjonalnej do wytwarzanego momentu napędowego silnika, niezbędnego do zrównoważenia momentu obciążającego maszyny roboczej. Prędkość silnika ustalała się na wartości zależnej od wartości napięcia źródła zasilającego. O ile maszyna elektryczna jest zazwyczaj odporna na krótkotrwałe przeciążenia, to prądy przeciążeniowe (w tym rozruchowe) są wysoce niekorzystne dla źródła zasilającego. Aby ograniczyć wartość prądu przeciążenia (w tym prądu rozruchowego) stosuje się zasilanie z przekształtników energoelektronicznych wyposażonych w odpowiednie układy regulacji (!). Stosując takie układy uzyskujemy kontrolę nad prądem twornika, mogąc dowolnie ograniczać jego wartość maksymalną. Należy jednak mieć na uwadze, iż ograniczając prąd twornika ograniczamy moment elektromagnetyczny wytwarzany przez silnik, co w konsekwencji ogranicza dynamikę zmian prędkości silnika przy rozruchu. Sterowanie układem napędowym z wykorzystaniem regulatorów wymaga przypomnienia podstawowych właściwości układu regulacji poznanych na zajęciach z Teorii Sterowania. Schemat ogólny układu regulacji przedstawiony jest na Rysunku 4. Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej, Laboratorium Napędu Elektrycznego
Rys. 4. Podstawowy układ automatycznej regulacji; y- sygnał regulowany; y REF - sygnał referencyjny dla sygnału regulowanego; e- uchyb regulatora; x- sygnał sterujący Do układu automatycznej regulacji niezbędne są trzy elementy: obiekt podlegający regulacji, regulator oraz sumator jako element porównujący sygnał zadawany y REF z sygnałem aktualnym wielkości regulowanej y. Sygnał zadany (referencyjny) y REF jest pożądaną wartością wielkości poddanej regulacji i jest na sumatorze porównywany z wartością mierzoną y tego sygnału. Wejściem regulatora jest różnica e między wartością zadaną (pożądaną) a aktualną (czyli zmierzoną). Różnica ta nazywana jest uchybem regulatora. Regulator ma za zadanie tak modyfikować swoje wyjście x, aby wyeliminować różnicę między zadanym sygnałem regulowanym y REF oraz wartością mierzoną y. Modyfikacja ta opiera się na równaniu lub algorytmie specyficznym dla danego typu regulatora. Najczęściej stosowanym w układach napędowych regulatorem jest regulator typu proporcjonalnocałkującego PI. Jak nazwa wskazuje składa się on z członu proporcjonalnego oraz członu całkującego. Sygnał wyjściowy regulatora jest sumą sygnałów wychodzących z tych członów. Transmitancja i schemat regulatora przedstawiono na Rysunku 5. = 1 + (1) ∙ Rys. 5. Transmitancja i schemat blokowy regulatora proporcjonalno- całkującego PI Przy założeniu stałego prądu wzbudzenia silnika, sterowanie odbywa się tylko przez regulację prądu twornika. Dokonując regulacji prądu twornika wpływamy na moment elektromagnetyczny rozwijany przez silnik. Regulacji prądu twornika dokonujemy przez zmianę wartości średniej napięcia prostokątnego (impulsowego) zasilającego silnik prądu stałego. Dla regulatora prądu obiektem regulacji jest cały układ napędowy maszyny prądu stałego. Wielkością regulowaną y jest prąd twornika i a (wartość chwilowa), a sygnałem sterującym jest wartość sygnału sterującego u S wchodzącego na układ komparatora. Układ regulacji prądu twornika znajduje się na Rysunku 6. Rys. 6. Układ automatycznej regulacji prądu twornika Sygnał wyjściowy u S regulatora prądu (sygnał sterujący podawany na komparator) jest wartością liczbową jeśli układ regulacji jest operacją matematyczną realizowaną w mikroprocesorze, lub sygnałem o małej mocy jeśli układ sterowania jest realizowany analogowo (np. na wzmacniaczach operacyjnych). W żadnym z tych przypadków nie jest możliwe sterowanie silnikiem bezpośrednio z wyjścia regulatora. Wymagany jest układ wzmacniający sygnał wyjściowy regulatora. Układ wzmacniający (z własnym źródłem zasilania) sterowany jest sygnałem wyjściowym regulatora i doprowadza do silnika odpowiednią moc i tym układem jest przekształtnik energoelektroniczny – w tym przypadku mostek typu H. Występuje tu pewna analogia do odbiornika radiowego, Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej, Laboratorium Napędu Elektrycznego
Page 1 and 2: Ćwiczenie 2 Sterowanie pracą ukł
Page 3: a) b) * * A A * A i * 14 A i 23 U D
Page 7 and 8: Budowa modelu symulacyjnego układu
Page 9: Rys. 11. Symbol i parametry regulat

Symulacja układu napędowego z silnikiem DC i mostkiem typu H.

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?