Результаты моделирования и анализ полученных данных транзисторного электропривода

Результаты моделирования отработки минимального задания ±0,01 В при постоянной реактивной нагрузке номинального значения 18,5 Н· м показаны на рис. 4.10.

Рисунок 4.10 — Результат моделирования при задающем напряжении ±0,01 В и реактивной нагрузке 18,5 Н· м Привод отрабатывает частоту вращения ±0,21 1/с. Направление тока двигателя определяется знаком скорости, что справедливо при реактивном характере нагрузке. Задержки при пуске и реверсе обусловлены инерционностью ПИ-регуляторов и реактивным характером нагрузки.

На рис. 4.11 изображены результаты моделирования процессов пуска и реверсирования транзисторного привода на максимальную частоту вращения 210 1/с.

Рисунок 4.11 — Результат моделирования при задающем напряжении ±10 В и реактивной нагрузке 9 Н· м Характерной особенностью данных процессов (пуска и реверса) является зависимость пускового тока от величины частоты вращения, обусловленная действием контура зависимого тока-ограничения. В связи с этим процесс пуска протекает вяло, но обеспечивается нормальная работа двигателя с допустимым искрением. Наиболее эффективно двигатель используется на частотах вращения, не превышающих 50 1/с. На рис. 4.12 показана работа источника питания с учетом схемы ограничения напряжения источника.

Рисунок 4.12 — Результаты моделирования работы источника питания и схемы управления с резистором, ограничивающим повышение напряжения источника Из приведенных диаграмм следует:

• а) напряжение источника питания не превышает установленного придела в 190 В;
• б) мгновенное значения тока источника питания меньше тока двигателя, что обусловлено включением емкости на выход выпрямителя.

На третьей диаграмме рис. 4.12 показан сигнал управления Ug транзистором, блокирующим выход выпрямителя при повышении напряжения на нем. Из диаграммы следует, что частота управления достаточно высокая. Для снижения частоты работы блокирующего транзистора следует использовать в канале управления релейный элемент с возможно большим гистерезисом.

На рис. 4.13 приводятся диаграммы, повторяющие рис. 4.11 но с добавлением картины напряжения на двигателе. Из диаграммы видно, что мгновенные значения напряжения на двигателе не превышают 210 В и что частота коммутации широтно-импульсного преобразователя составляет 1200 Гц.

Рисунок 4.13 — Результат моделирования при задающем напряжении ±10 В и реактивной нагрузке 9 Н· м с добавленной картиной напряжения на двигателе На рис. 4.14 изображены диаграммы пуска и реверса двигателя на частоту вращения 52,5 1/с.

Рисунок 4.14 — Результат моделирования при задающем напряжении ±2,5 В и реактивной нагрузке 18,5 Н· м Указанная частота вращения для данного двигателя выбирается в качестве рабочей. Из диаграммы следует, что предельное значение пустого тока незначительно отличается от максимального значения 200А. Это обстоятельство определят высокие динамические свойства привода. Например, реверсирование с номинальной реактивной нагрузкой составляет около 0,1с.

На рис. 4.15 добавлена осциллограмма мгновенных значений импульсного напряжения на двигателе. Мгновенные значения не превышают 200 В. Частота вращения и ток двигателя (момент) имеют значительно меньшую пульсации при заданных значениях приведенного к валу двигателя момента инерции и суммарной индуктивности цепи обмотки якоря.

Рисунок 4.15 — Результат моделирования при задающем напряжении ±2,5 В и реактивной нагрузке 18,5 Н· м с добавленной картиной напряжения на приводе На рис. 4.16 изображены временные диаграммы мгновенных значений напряжения питания широтно-импульсного преобразователя, тока выпрямителя и сигнала управления блокировочным транзистором (тормозным резистором).

Рисунок 4.16 — Результат моделирования источника питания Анализ диаграмм показывает, что мгновенные напряжения источника питания ШИП не превышают 200 В, ток источника не достигает 200 А и блокировочный транзистор интенсивно включен в момент сброса нагрузки (момент времени 0,35…0,4с). В это время часть энергии, запасенной в электроприводе, гасится на резисторе (блок Series RLC Branch3) т. е. энергия переводится в тепло. Это положение, естественно, характеризует негативные черты работы такого привода.