МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЛИФТА

3.1 Описание звеньев модели

Система управления работает по схеме с обратной связью по скорости. Причем заданных скоростей движения кабины несколько: при перемещении между соседними этажами лифт движется с малой скоростью, при перемещении более двух этажей лифт движется с большой, так называемой, крейсерской скоростью. Анализ ситуации выполняет электронная система (в лифтовой станции управления), которая выдает команды напреобразователь частоты. При подходе лифта к требуемому этажу срабатывает концевой выключатель, и скорость кабины снижается, при точном расположении кабины на этаже срабатывает второй концевой выключатель – кабина останавливается и подается питание на электромеханический тормоз.

Требуется обеспечить плавное трогание и останов кабины лифта, поддержание заданной скорости движения кабины.

При трогании лифта с ускорением на людей, находящихся в лифте действуют «сжимающие или растягивающие силы». При применении ПЧ параметры ускорения настраиваются таким образом, что человек не чувствует перегрузок. Скорость изменяется по закону «S – кривой» преобразователя частоты. Применение ПЧ для управления движением лифта обеспечивает:

- комфортность для пассажиров за счет плавности хода от момента трогания до полного останова кабины;

- продление ресурса оборудования за счет исключения резких динамических нагрузок;

- повышенную точность останова кабины.

Кроме этого преобразователь частоты должен иметь настройку на векторное управление для регулирования электромагнитного момента асинхронной машины. Структурная схема системы векторного управления с ориентацией по вектору потокосцепления ротора в программе «MatLab» приведена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Схема структурная для моделирования переходных режимов:

PLC - программируемый контроллер; ZI - задатчик интенсивности разгона; RS - регулятор скорости; RT - регулятор тока; UZ - преобразователь частоты; AD - модель асинхронного электродвигателя; DT - датчик тока; DS - датчикr скорости; SQ - модель этажных конечных выключателей; Tormoz - модель механического тормоза.; scope -осциллограф.

Преобразователь частоты.

Преобразователь частоты для линейного участка характеристики управления представлен апериодическим звеном первого порядка с передаточной функцией вида:

, (3.1)

где ТП - постоянная времени цепи управления преобразователем частоты, которая при высоких частотах модуляции выходного напряжения не превышает 0,01с.;

КП - передаточный коэффициент преобразователя частоты рассчитывается по формуле:

, (3.2)

где UУ - максимальное входное напряжение управления преобразователем, В;

kд1 - коэффициент передачи электродвигателя.

, (3.3)

где ω0- синхронная скорость асинхронной машины, рад./с.

,

После подстановки в формулу (3.1) полученных значений получаем:

Рисунок 3.2 - Структура блока UZ

Передаточная функция датчика скорости и тока.

Датчик скорости представлен безынерционным усилителем с передаточной функцией вида

, (3.4)

где Кс – коэффициент обратной связи по скорости.

, (3.5)

Датчик тока принимаем безынерционным усилителем с передаточной функцией:

(3.6)

где K_д.т. - коэффициент передачи датчика тока.

, (3.7)

где Iмах - ток статора с учётом перегрузки преобразователя, А;

Uд.т. - сигнал управления преобразователем, В;

kд2 - коэффициент передачи электродвигателя по моменту.

. (3.8)

Передаточная функция асинхронного электродвигателя.

Двигатель переменного тока при питании от инвертора напряжения при линейных механических характеристиках описывается апериодическим звеном первого порядка.

Передаточная функция апериодического звена первого порядка имеет вид:

, (3.9)

где β - жёсткость механической характеристики

Тэ – электромагнитная постоянная двигателя, с.

, (3.10)

где sk - критическое скольжение электродвигателя.

, (3.11)

где sн - номинально скольжение электродвигателя;

km - перегрузочная способность электродвигателя по максимальному моменту.

Номинальное скольжение электродвигателя находится по формуле

, (3.12)

Коэффициент жёсткости естественной механической характеристики

, (3.13)

где Мк - критический момент электродвигателя, Нм.

. (3.14)

После подстановки расчётных параметров в формулу (3.9) получаем:

Механическая часть электропривода моделируется интегратором спередаточной функцией вида

, (3.15)

где JΣ - суммарный момент инерции электропривода, включающий момент инерции ротора и момент инерции механизма, кг·м2.

Структура блока AD показана на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - Структурная схема асинхронного двигателя на линейной части механической характеристики

Коэффициент K=0,0108 на рисунке 14, находится из соотношения

, (3.16)

где i_p - передаточное число редуктора;

R_к.ш. -радиус канатоведущего шкива, м.

и выполняет переход от угловой скорости электродвигателя ω, рад./с. к линейной скорости движения кабины V, м/с

3.2 Расчёт системы регулирования

Определение коэффициентов регуляторов.

Для контура регулирования тока без учёта влияния э.д.с. электродвигателя используется схема аналогового пропорционально - интегрального регулятора тока (ПИ-РТ). Передаточная функция регулятора [9,13]:

, (3.17)

где Т₁- постоянная времени регулятора, с;

Т_рт=Т_э=0,0192 с.

Коэффициент усиления регулятора тока:

, (3.18)

где k_п - коэффициент передачи преобразователя;

k_д.т. - коэффициент передачи датчика тока;

Т_пч - постоянная времени преобразователя, с.

Передаточная функция ПИ - регулятора тока.

, (3.19)

Коэффициент интегральной части регулятора K_ирт= = .

Структурная схема регулятора показана на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4- Внутренняя структура блока RT

Для высокой точности отработки изменений сигналов задания и абсолютной статической точности поддержания скорости при нагрузках на валу двигателя применяют двухконтурную систему с ПИД регулятором скорости. Передаточная функция ПИД - регулятора скорости: [13]

, (3.20)

Коэффициент пропорциональной части регулятора скорости:

, (3.21)

Коэффициент интегральной части регулятора:

с.

Постоянная дифференциальной части регулятора:

Структура блока RS приведена на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 - Структурная схема ПИД - регулятора скорости

3.3 Расчёт задатчика интенсивности разгона

Разгон и торможение по S-характеристике позволяет предотвращать механические удары при пуске и останове механизма, а также контролировать рывок в момент включения привода. Структурная схема ЗИ показана на рисунке 16 [5,9]

Определяем постоянную интегрирования интегратора Ти2, с.

, (3.22)

где ε_доп. - допустимое ускорение привода, рад./с^-2.

Допустимое значение линейного ускорения для всех лифтов, кроме больничных должно быть не более а_доп.=2 м/с². Примем это значение за требуемое. Найдём допустимое угловое ускорение электродвигателя по формуле

. (3.23)

где r- радиус приведения механической части привода, м.

рад./с²

Постоянная интегрирования Т₂, находится по формуле:

, (3.24)

где ε_доп. - допустимое значение ускорения, с^-2;

ρ_доп. - допустимое значение рывка, с^-3.

При рывке скорости ρ =3÷5 м/с³движение настолько спокойно и плавно, что пассажир почти его не ощущает. Принимаем среднее значение допустимого рывка не болееρ =4 м/с³

с.

Рисунок 3.6 - ЗадатчикS -образной кривой разгона. Внутренняя структура блока ZI.

После расчёта параметров задатчика, графики изменения скорости показаны на рисунке 3.8

Рисунок 3.7- Изменение скорости по S-образной кривой разгона

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: