Symulacja układu napędowego z silnikiem DC i mostkiem typu H z
Transkrypt
Symulacja układu napędowego z silnikiem DC i mostkiem typu H z
Ćwiczenie 2 Struktura układu tranzystorowego typu H zasilającego silnik prądu stałego przedstawiona jest na Rys. 1. Tranzystory w układzie pracują dwustanowo (pełne zablokowanie bądź nasycenie), przy czym załączenie dwóch tranzystorów (górnego i dolnego) w danej gałęzi jest niedozwolone ze względu na zwarcie obwodu pośredniczącego DC. Tranzystory w mostku załączane są parami T1-T4 oraz T2-T3, tak aby w napięcie miedzy punktami A i B miało wartość udc lub -udc. Rys. 1. Struktura układu przekształtnika tranzystorowego zasilającego silnik prądu stałego. Naprzemienne załączanie tranzystorów uzyskane jest przez odpowiednie podłączenie sygnału prostego i negowanego do bramek tranzystorów. Sygnał prosty prostokątny sterujący pracą tranzystorów uzyskiwany jest na wyjściu komparatora porównującego wartość stałą us i sygnał trójkątny utri o częstotliwości kilku kHz. Przykładowe przebiegi w układzie przedstawiono na rys. 2. Rys. 2. Przebieg sygnału bramkowego tranzystorów T1 i T4 oraz napięcie miedzy punktami Ai B. Przebiegi prądu twornika oraz prędkości mechanicznej w układzie w którym układ sterujący jest zadawany arbitralnie na stałym poziomie są podobne do przebiegów przy zasilaniu silnika prądu stałego z nieregulowanego źródła napięcia DC (Rys. 3). Rys. 3. Przebiegi prądu twornika oraz prędkości obrotowej. Dzieje się tak, dlatego, że przy stałym współczynniku wypełnienia napięcia prostokątnego z punktu widzenia silnika istotna jest wartość średnia napięcia. Silnik reaguje na wartość średnią dużym początkowym prądem twornika – prądem rozruchowym. W celu ograniczenia prądu twornika i precyzyjnego sterowania prędkością stosuje się układy automatycznej regulacji. W ćwiczeniu wykorzystane zostaną regulatory typu proporcjonalno-całkującego PI. Przebieg ćwiczenia Ćwiczenie polega na zbudowaniu układu jak na rysunku 4. Rys. 4. Schemat symulacyjnego układu typu H do zasilania silnika prądu stałego. Parametry układu należy wpisać następująco: Napięcie Udc – 120V Sygnał trójkątny – wartość międzyszczytowa 240, częstotliwość 5kHz (5000), DC offset – -120. Sygnał sterujący podany na dodatnie wejście komparatora w zakresie -120 do 120. Prąd obwodu wzbudzenia 1.6A. Parametry symulacji (ustawiane po dwukrotnym kliknięciu na zegar, wstawiany w obszar symulacji po wybraniu Simulate –> Simulation Control) – krok obliczeń 10us, całkowity czas symulacji 3s. Po zbudowaniu układu i wprowadzeniu parametrów należy uruchomić symulację (F8). Przy współudziale prowadzącego zajęcia należy dokonać obserwacji i analizy napięć i prądów w tym układzie. Kolejnym krokiem jest zbudowanie układu z regulacją prądu twornika ja na Rys. 5 i dobranie parametrów regulatorów PI, a następnie rozbudowa układu o nadrzędny regulator prędkości. Rys. 5. Schemat symulacyjnego układu typu H z regulatorem prądu twornika. Podczas strojenia regulatora prądu, należy nastawić obciążenie na wartość znamionową obliczoną podczas realizacji ćwiczenia nr 1, a następnie ustawić sygnał zadany prądu twornika Izad na poziomie wartości znamionowej. W ten sposób otrzymuje się równowagę między momentem elektromagnetycznym silnika a obciążeniem przy zatrzymanej maszynie. Eliminuje się w ten sposób wpływ siły elektromotorycznej maszyny na dynamikę regulacji prądu. Podczas doboru nastaw regulatora prędkości sygnał zadany prędkości powinien być mniejszy od wartości znamionowej. Układ z regulatorem prędkości nie jest opisany w instrukcji. Powinien być zbudowany przez studentów samodzielnie na zajęciach przez analogię do Rys. 5, przy czym regulator prądu jest również częścią układu z regulacją prędkości.