3.3 Математическое моделирование регулирования частоты

Частотное регулирование скорости асинхронного двигателя электропривода осуществляется изменением частоты и напряжения питающего двигатель.

Типовая структурная схема универсального электропривода на базе асинхронного двигателя состоит из самого двигателя, преобразователя частоты, включающего инвертор тока или напряжения с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), датчиков тока, напряжения, скорости, системы управления реализованной программно на микроконтроллере. Преобразователь частоты включает в себя неуправляемый выпрямитель и инвертор на силовых транзисторных модулях IGBT или BJT - типа. В качестве электродвигательного устройства в разрабатываемом электроприводе используется асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Для получения структурной схемы асинхронной машины необходимо выполнить математическое описание переходных процессов, протекающих в ней. Моделирование привода с частотным управлением проводилось с асинхронным двигателем, номинальной мощностью 4 кВт, напряжением 380В и синхронной частотой вращения 1500 об/мин. Схема модели представлена на рис 4.

На рис 5 приведены графики переходных процессов в приводе с "вентиляторной" нагрузкой. В приводе осуществлялся пуск двигателя с номинальным моментом до номинальной скорости, и сброс нагрузки. Моделирование, для ускорения процесса счета, проводилось в режиме Accelerator. Исследование переходных процессов, протекающих в электроприводе, проводились на персональном компьютере с помощью пакета прикладной программы MATLAB 6.5 в соответствии со схемой, представленной на рис 4.

Рис 4 - Схема моделирования привода с частотным управлением U/f=const

Заданные значения сравниваются с измеренными через звено нечувствительности и П-регулятор (выбранный на основе моделирования так, чтобы ток двигателя при пуске не был больше заданного значения). В качестве задатчика интенсивности используется апериодическое звено первого порядка с постоянной времени ф=2.

Рис 5- Схема задатчика интенсивности

Алгоритм управления U/f= const c IR-компенсацией, которая выполнялась на основе начального задания U.

Рис 6 - Переходные процессы в приводе при пуске, наборе и сбросе нагрузки

Электропривод с частотным преобразователем обеспечивают:

· пуск по заданному алгоритму;

· длительная работа в заданном диапазоне частот вращения и нагрузок;

· реверс;

· торможение и останов по заданным алгоритмам;

· регулирование технологического параметра за счет встроенного ПИД-регулятора;

· защита АД и технологического оборудования в аварийных и нештатных режимах;

· сигнализация, отображение и дистанционная передача информации о параметрах и режимах работы;

· учет отработанного времени, регистрация отказов, нештатных и аварийных режимов.

· Предусматривают работу в ручном и автоматическом режимах.